EP0142595B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von Giesswasser während des Giessvorganges zur Anreicherung mit CO2 und H2CO3 - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von Giesswasser während des Giessvorganges zur Anreicherung mit CO2 und H2CO3 Download PDF

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EP0142595B1
EP0142595B1 EP84101155A EP84101155A EP0142595B1 EP 0142595 B1 EP0142595 B1 EP 0142595B1 EP 84101155 A EP84101155 A EP 84101155A EP 84101155 A EP84101155 A EP 84101155A EP 0142595 B1 EP0142595 B1 EP 0142595B1
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EP
European Patent Office
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pressure
flow
water
watering
gas
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EP84101155A
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English (en)
French (fr)
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EP0142595A2 (de
EP0142595A3 (en
Inventor
Alexander Kückens
Horst Köhl
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Technica Entwicklungs GmbH and Co KG
Original Assignee
Technica Entwicklungs GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP0142595A3 publication Critical patent/EP0142595A3/de
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Definitions

  • the invention relates to a process for the treatment of irrigation water by enrichment with C0 2 and H 2 C0 3 , in which in the through a line with the pressure and temperature approximately equal to those flowing in a conventional water supply line continuously pressurized CO 2 gas is introduced, as well as an arrangement for carrying out the method, which has an elongated, straight flow channel section which is connected at one end to a pressure source for irrigation water and at the other end to a pouring system or a collecting container and which connects to an impregnation zone with a circumferential connection has a C0 2 pressure gas source.
  • DE-PS 866 341 describes an arrangement for introducing C0 2 into the pressurized water supply line of an irrigation system.
  • An injector is mentioned as a means of introducing C0 2 without this being described in detail.
  • Such an injector system is shown in FR-PS-1 171 059.
  • This has a straight flow section through which one of the two media to be mixed flows.
  • several short pipe sections are arranged consecutively with increasing diameter, the ends of which are overlapped to form an annular gap.
  • the pipe section of the largest diameter is designed with respect to the straight channel so that this also forms an annular gap with the channel.
  • the flow in the channel is thus continuously divided into several partial flows.
  • a device for supplying the second of the media to be mixed is provided centrally on the inlet side of the tube section of smallest diameter, which device introduces this second medium into the flow in a finely distributed manner, e.g. B. sprayed.
  • This is a system in which turbulence that promotes the mixture is generated in a straight flow channel of constant cross-section by a flow control system of several differently dimensioned pipe sections, into which the second medium is injected or sprayed on the inlet side.
  • DE-OS-3 117 797 a device for enriching aquarium water with carbon dioxide is shown and described, in which a C0 2 gas zone is provided in a device through which the aquarium water is passed in a swirled form.
  • the water feed line z. B. a washing machine a metering device to add an additive, for. B. automatically initiate a water softener.
  • the flow velocity of the water is changed by the formation of a nozzle or a gradual change in the flow cross section.
  • a line for the additive opens into a mixing chamber area.
  • several holes are provided which are open to the atmosphere and through which small amounts of air can be drawn in. These vents have the purpose when the water supply to the household machine, e.g. B. washing machine, is switched off to prevent a vacuum in the supply line for the water, through which with the additive, for. B. the softener mixed water from the mixing chamber area is sucked back into the water supply.
  • the line section in front of the mixing chamber area should therefore be ventilated by the air sucked in through the bores, and the vacuum that may be present there should be eliminated.
  • the invention relates to a method for treating irrigation water by enrichment with C0 2 and H 2 C0 3 .
  • irrigation water is often required in large quantities in glasshouses and garden centers as well as in agriculture, which also requires corresponding amounts of CO 2 if impregnation is desired.
  • the impregnated irrigation water is applied to the plant crops, the water, which is usually applied under pressure, is released to atmospheric pressure.
  • C0 2 impregnated water amounts of CO 2 gas, the lost.
  • considerable proportions of the gas in the water are present in relatively large bubbles.
  • the invention has for its object the method specified at the outset and the arrangement used to carry out the method to further develop in such a way that a much more precise metering of the amounts of C0 2 gas and H 2 C0 3 supplied to the plants and the soil with the water is possible and the liquid is so impregnated with C0 2 that disturbances from larger bubbles in the liquid are not to be feared and C0 2 losses when applying the irrigation water are largely avoided, so that the treatment of cultures with C0 2 - impregnated liquid even on a large scale, eg. B. nurseries or farms can be used in an economical manner.
  • the water is impregnated with C0 2
  • the liquid is impregnated very fine, ie free of larger bubbles.
  • the CO 2 gas in the liquid is so small and so finely divided that the expansion of the liquid during the application, e.g. B. when spraying or raining, gas losses occurring are very low. So that the impregnated with C0 2 gas liquid even in large quantities, for. B. economically in horticultural companies or in agriculture.
  • the proportion of CO 2 gas and H 2 CO 3 supplied to the plants or the soil can also be determined much more precisely, since there is no significant risk of impairments due to uncontrollable gas losses during the application.
  • the liquid impregnated in this way is largely free of disruptive bubbles, so that it can be applied reliably and without interference even by capillary delivery systems.
  • Normal CO 2 absorption capacity is understood to mean the absorption capacity of normal, ie not chemically pure, water.
  • the new process enables irrigation water to be treated in a way that approximates the conditions that occur in a particularly optimal form in nature in the areas of the earth close to the roots.
  • the required negative pressure is generated by the root system as such and the C0 2 is partially emitted by the root system itself or made available as soil-based C0 2 , the C0 2 in gaseous form at approximately atmospheric pressure and atmosphere Temperature is present.
  • a further measure, which substantially supports the fine impregnation and promotes the homogeneous mixing of the liquid, is that the gas impregnation zones are followed by further flow channel sections with shoulder-like extensions and underlying bores, which are used for the back-mixing of already completely impregnated liquid with the liquid flowing through the flow channel.
  • the new arrangement can be used to feed the impregnated liquid directly to a tapping point or consumer point so that the impregnated liquid can be dispensed directly.
  • a supply pressure container in which a supply of finely impregnated liquid is kept ready, the inflow of the liquid taking place through the arrangement according to the invention and the outflow from the liquid supply on the other hand, it is shielded or offset so that any relatively large bubbles present have sufficient time to rise upwards into the gas space in the liquid supply.
  • the pressure vessel 1 consists of a pressure jacket 2 and cover 3 and bottom 4.
  • a liquid quantity 8 between the minimum fluid level 26 and the maximum fluid level 27 is maintained in the pressure vessel by the sensors shown.
  • a head space 7 remains above the liquid, which through line 5 with the carbon dioxide gas, under a predetermined pressure of z. B. is kept filled up to 6 bar.
  • the gas is supplied, for. B. via a pressure sensor. a pressure reducer.
  • a drain 6 for the impregnated liquid from the liquid supply 8 is provided in the bottom of the container 4.
  • An impregnation system 9, which is built into the cover 3, is arranged offset in the horizontal direction with respect to the outlet 6.
  • the system 9 has a central throughflow channel, which is connected on the inlet side to a source of pressurized water via a connector 10.
  • the system 9 can e.g. B. sealed by means of flange 11 in the cover 3.
  • the impregnation system 9 has impregnation zones 12a, 12b, 12c lying one behind the other in the flow direction. Before each impregnation zone, the clear width of the liquid flow channel is widened in steps, as shown at 13a, 13b, 13c. As a result, the flow velocity of the liquid changes suddenly as it enters an impregnation zone.
  • the impregnation system 9 is followed by a further channel section 15 axially.
  • this has two backmixing zones 16a, 16b.
  • the clear width of the liquid flow channel is changed abruptly before entering a backmixing area to promote mixing.
  • These backmixing areas 16a, 16b serve to promote mixing and homogenization and to reduce the proportion of larger bubbles.
  • the system 15 has an outer jacket 18, closed off from the gas space 7, the lower open edge of which ends below the lowest liquid level 26 in the amount of liquid 8.
  • the lateral displacement of the outlet 25 of the system 15 relative to the outlet 6 of the liquid supply ensures that any larger bubbles in the liquid have enough time to rise through the liquid supply 8 into the head space 7, so that they do not pass through the liquid withdrawal and thus through the line 6 can be carried away.
  • the liquid takes up gas from the head space 7 in the manner described.
  • the liquid keitador 26 rises due to the liquid supplied.
  • the head space 7 is reduced in volume. If this reduction in volume is greater than the gas absorption of the liquid, the pressure in the head space 7 increases at the same time, so that the gas supply via the supply line 5 is switched off. If the gas absorption by the liquid is greater, gas continues to be fed into the head space 7 during the impregnation, so that the pressure is maintained in this space.
  • the pressure in the gas space can, for example, on the line pressure of the irrigation network, z. B. at a pressure up to 6 bar or above.
  • the pressure vessel 1 is omitted.
  • the impregnation system 9 is surrounded by a jacket, the annular space of which is connected to the pressurized gas source, while the jacket 18 of the backmixing system 15 at the lower end, as indicated at 22, remains closed. In this case, the flow channel for the liquid continues, as indicated at 6a, to the point of withdrawal.
  • the difference between the smallest and the largest liquid level 26 or 27 is such that when liquid is removed individually from the pressure vessel 1, the supply of liquid through the systems 9 and 15 is not too frequent, so that a pump supplying the liquid to the inlet 10 is not constantly on - and needs to be switched off.
  • the flow cross-section for systems 9 and 15 is significantly increased.
  • a displacement body 30 in the systems 9 and 15, which displaces the liquid in an annular flow through the system.
  • the displacement body 30 could be gradually or stepwise enlarged in diameter or could also be designed as a smooth cylinder body in the direction of flow.
  • the cross-sectional shape and cross-sectional change of the body 30 depends on the volume to be enforced and must ensure that the desired abrupt change in speed of the liquid is achieved from the impregnation zone to the impregnation zone.
  • the arrangement described works reliably both for direct dispensing and for the depicted indirect dispensing of impregnated liquid, namely in a pressure range of approximately 1 bar upwards.
  • the arrangement is therefore particularly suitable for use in horticultural businesses, agriculture and forestry since it can be used for all pressure conditions which occur there, since any compression of the gas in water which is disadvantageous in practice is avoided because of the reduced impregnation pressure.
  • the C0 2 gas pressure is the same as the output pressure.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Gießwasser durch Anreicherung mit C02 und H2C03, bei dem in das durch eine Leitung mit dem Druck und der Temperatur etwa gleich denen in einer üblichen Wasserversorgungsleitung strömende Wasser fortlaufend unter Druck stehendes CO2-Gas eingebracht wird, sowie eine Anordnung zum Ausführen des Verfahrens, die einen langgestreckten, geraden Strömungskanalabschnitt aufweist, der an einem Ende an eine Druckquelle für Gießwasser angeschlossen und an seinem anderen Ende mit einem Gießsystem oder einem Sammelbehälter verbunden ist und der eine Imprägnierungszone mit umfänglichem Anschluß an eine C02-Druckgasquelle aufweist.
  • Es sind zahlreiche Verfahren und Anordnungen zum Mischen von unterschiedlichen Stoffen bekannt.
  • So beschreibt die DE-PS 866 341 eine Anordnung zur Einbringung von C02 in die Druckwasserzuführleitung einer Beregnungsanlage. Als Mittel zum Einbringen von C02 wird ein Injektor erwähnt, ohne daß dieser näher beschrieben wird. Ein solches Injektorsystem zeigt jedoch die FR-PS-1 171 059. Diese weist einen geraden Strömungsabschnitt auf, durch den das eine der beiden zu mischenden Medien strömt. In diesem Strömungskanal sind gleichachsig mehrere kurze Rohrabschnitte aufeinanderfolgend mit zunehmendem Durchmesser angeordnet, deren Enden jeweils unter Bildung eines Ringspaltes überlappt sind. Der Rohrabschnitt von größtem Durchmesser ist gegenüber dem geraden Kanal so ausgebildet, daß auch dieser mit dem Kanal noch einen Ringspalt bildet. Die Strömung in dem Kanal wird somit in mehrere Teilströmungen fortlaufend aufgeteilt. Auf der Eintrittsseite des Rohrabschnittes von kleinstem Durchmesser ist zentral eine Einrichtung zur Zuführung des zweiten der zu mischenden Medien vorgesehen, welches dieses zweite Medium in die Strömung fein verteilt einbringt, z. B. einsprüht. Hierbei handelt es sich also um ein System, in dem in einem geraden Strömungskanal von gleichbleibendem Querschnitt durch ein Strömungsleitsystem von mehreren unterschiedlich bemessenen Rohrabschnitten die Mischung fördernde Turbulenzen erzeugt werden, in die eintrittsseitig das zweite Medium eingespritzt oder eingesprüht wird.
  • Aus der DE-OS-3 117 797 ist eine Vorrichtung zum Anreichern von Aquariumswasser mit Kohlensäure dargestellt und beschrieben, bei dem in einem Gerät eine C02-Gaszone vorgesehen ist, durch die das Aquariumwasser in verwirbelter Form geleitet wird.
  • Schließlich ist aus der US-PS-2 899 971 der Wasserspeiseleitung z. B. einer Waschmaschine eine Dosiereinrichtung zugeordnet, um in die Wasserströmung einen Zusatzstoff, z. B. ein Wasserenthärtungsmittel, automatisch einzuleiten. Zu diesem Zweck wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers durch düsenförmige Ausbildung oder stufenweise Änderung des Strömungsquerschnittes verändert. Am Ende dieses Abschnittes, in dem die Geschwindigkeitsänderung stattfindet, mündet in einen Mischkammerbereich eine Leitung für das Zusatzmittel. Im Abstand vor dem Mischkammerbereich sind mehrere zur Atmosphäre hin offene Bohrungen vorgesehen, durch die geringe Mengen an Luft angesaugt werden können. Diese Belüftungsöffnungen haben den Zweck dann, wenn die Wasserzufuhr zu der Haushaltsmaschine, z. B. Waschmaschine, abgeschaltet wird, zu verhindern, daß in der Zuführungsleitung für das Wasser ein Vakuum entsteht, durch das mit dem Zusatzstoff, z. B. dem Enthärtungsmittel vermischte Wasser aus dem Mischkammerbereich in die Wasserzuleitung zurückgesaugt wird. Durch die durch die Bohrungen angesaugte Luft soll also der Leitungsabschnitt vor dem Mischkammerbereich gelüftet und so das dort evtl. herrschende Vakuum beseitigt werden.
  • Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Aufbereiten von Gießwasser durch Anreicherung mit C02 und H2C03. Anders als bei Wasser für Aquarium oder für Haushaltsmaschinen wird Gießwasser in Glashäusern und Gärtnereien ebenso wie in der Landwirtschaft häufig in großen Mengen benötigt, was auch entsprechende Mengen an C02 erfordert, wenn eine Imprägnierung erwünscht ist. Dabei ist zu beachten, daß beim Ausbringen des imprägnierten Gießwassers in den Pflanzkulturen das zumeist unter Druck ausgebrachte Wasser auf Atmosphärendruck entspannt wird. Dabei werden bei in herkömmlicher Weise mit C02 imprägniertem Wasser große Mengen von CO2-Gas freigesetzt, die verlorengehen. Hinzu kommt, daß bei allen bekannten Verfahren und Anordnungen zum Imprägnieren von Wasser mit C02-Gas erhebliche Anteile des Gases in dem Wasser in relativ großen Bläschen vorliegen. Diese können in den Leitungs- und Ausbringungssystemen für das Gießwasser erhebliche nachteilige Folgen . hervorrufen. Diese Bläschen verstopfen kapillarartige Strömungswege, wie sie z. B. bei der Tröpfchengießmethode oder beim Versprühen von mit Düngemitteln angereichertem Wasser verwendet werden. Durch die Bläschen wird die Strömung behindert.
  • Ferner führt das Freisetzen von unkontrollierbaren Mengen an C02 dazu, daß eine genauere Dosierung des CO2-Anteils in dem Wasser, das den Pflanzen oder dem Boden zugeführt wird, unmöglich wird. Das, was für CO2-Gas gesagt ist, gilt entsprechend auch für H2C03, da zwischen dem im Wasser physikalisch gelösten Anteil an C02 und dem als Kohlensäure im Wasser chemisch gebundenen Anteil ein durch Naturgesetz festgegebenes Verhältnis von etwa 1000 : besteht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs angegebene Verfahren und die zum Ausführen des Verfahrens dienende Anordnung so weiterzubilden, daß auf wesentlich vereinfachte Weise eine wesentlich genauere Dosierung der mit dem Wasser den Pflanzen und dem Boden zugeführten Mengen an C02-Gas und H2C03 möglich ist und die Flüssigkeit mit C02 so feinimprägniert wird, daß Störungen durch größere Bläschen in der Flüssigkeit nicht zu befürchten sind und C02-Verluste beim Ausbringen des Gießwassers weitgehend vermieden werden, so daß die Behandlung von Kulturen mit C02- imprägnierter Flüssigkeit auch im großen Maßstabe, z. B. Gärtnereien oder landwirtschaftlichen Betrieben in wirtschaftlicher Weise eingesetzt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der zum Ausführen des Verfahrens dienenden Anordnung durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst. Bei Betrieb wird der gerade Strömungskanalabschnitt von der Flüssigkeit unter vollständiger Ausfüllung durchströmt. Die ringförmigen Schultern an den Querschnittserweiterungsstellen erstrecken sich radial und sind im Vergleich zum Strömungsquerschnitt sehr schmal. Das gleiche gilt für die Bohrungen, die jeweils kranzförmig unmittelbar hinter jeder Schulter in der Wandung des Strömungskanals angeordnet sind. Diese Bohrungen stellen freie Strömungsverbindungen zwischen dem Strömungskanal und einer den Kanal umgebenden äußeren Gasverteilungskammer dar, in der das CO2-Gas unter einem vorbestimmten Druck gehalten ist. Dieser Druck ist gleich oder kleiner als der mittlere statische Druck in der Wasserströmung des Strömungskanals. Aus praktischen Gründen kann es zweckmäßig sein, den C02-Gasdruck gleich dem Förderdruck in dem zur Verteilung des imprägnierten Gießwassers dienenden Verteilungssystem einzustellen.
  • In der Ebene jeder Erweiterungsschulter wird der Gesamtströmungsquerschnitt größer und damit die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung in dem Strömungskanal kleiner. Die der Innenwandung des Strömungskanals nahen Strömungsschichten werden jedoch im Bereich der Ebene der Querschnittserweiterung gezwungen, einen größeren Weg als die übrigen Flüssigkeitsschichten zurückzulegen, da sie über die Schulter strömen müssen. Die Geschwindigkeit dieser außenliegenden Flüssigkeitsschichten wird daher beim Überströmen einer solchen Ringschulter momentan größer, so daß sich im Bereich unmittelbar unter den Schultern auch der Druck momentan erniedrigt. Diese Druckabsenkung ist eng begrenzt auf die Bereiche unterhalb der Schultern. Dieser momentane Druckabfall wirkt im Bereich der unmittelbar hinter der Schulter angeordneten Bohrungen so, daß durch die Bohrungen CO2-Gas in den Strömungskanal zwangsweise überführt wird und sich dort zunächst vornehmlich mit den außenliegenden Flüssigkeitsschichten vermischt. Durch die unmittelbar anschließenden und mit zunehmendem Abstand von der Schulterebene fortschreitenden Ausgleichsvorgänge in der Gesamtströmung bezüglich Geschwindigkeit und Druck erfolgt in der Gesamtströmung eine rasche Homogenisierung des C02-Gehaltes.
  • Da hierbei die Imprägnierung des Wassers mit C02 im Gegensatz zu den bekannten Verfahren durch eine momentane Erzeugung eines Unterdruckes in partiellen Bereichen der Wasserströmung erfolgt ergibt sich eine sehr feine, d.h. von größeren Bläschen freie Imprägnierung der Flüssigkeit. Bei dieser ist das C02-Gas in der Flüssigkeit in so kleinen Teilchen und so feinstverteilt, daß die bei der Entspannung der Flüssigkeit während des Ausbringens, z. B. beim Versprühen oder Verregnen, auftretenden Gasverluste sehr gering sind. Damit läßt sich die mit C02-Gas imprägnierte Flüssigkeit auch in großen Mengen, z. B. in Gartenbaubetrieben oder in der Landwirtschaft wirtschaftlich einsetzen. Auch läßt sich der den Pflanzen oder dem Boden zugeführte Anteil an CO2-Gas und H2C03 wesentlich genauer vorherbestimmen, da Beeinträchtigungen durch unkontrollierbare Gasverluste während des Ausbringens nicht im nennenswerten Maße zu befürchten sind.
  • Die auf diese Weise imprägnierte Flüssigkeit ist weitgehend frei von störenden Bläschen, so daß sie auch durch kapillare Ausbringungssysteme zuverlässig und störungsfrei ausgebracht werden kann.
  • Auch wenn mehrere, in Strömungsrichtung hintereinanderliegende schulterartige Erweiterungen vorgesehen sind, ist somit die Gesamterweiterung des Querschnittes in der Imprägnierungszone klein, so daß sich die Geschwindigkeit und der Druck in der Strömung vor der Imprägnierungszone und hinter der Imprägnierungszone nur relativ geringfügig unterscheiden.
  • Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des neuen Verfahrens und der neuen Anordnung wieder.
  • Unter "Gießwasser" wird hier normales Wasser oder mit Düngesalzen oder dgl., z. B. Pestiziden, angereichertes Wasser verstanden. Unter "normalem" CO2-Aufnahmevermögen wird das Aufnahmevermögen von normalem, also nicht chemisch reinem Wasser verstanden.
  • Während das neue Verfahren und die neue Anordnung in erster Linie im Zusammenhang mit der Aufbereitung von Gießflüssigkeit beschrieben sind, ist dem Fachmann ersichtlich, daß sie sich mit besonderem Vorteil auch bei der Behandlung anderer Flüssigkeiten mit anderen Gasen zu anderen Zwecken einsetzen lassen.
  • Das neue Verfahren ermöglicht eine Aufbereitung von Gießwasser in einer Weise, die den Verhältnissen nahekommt, wie sie in besonders optimaler Form in der Natur in den wurzelnahen Bereichen des Erdbodens auftreten. Dort in der Natur wird der erforderliche Unterdruck durch das Wurzelwerk als solchem erzeugt und das C02 teilweise vom Wurzelwerk selbst abgegeben bzw. als bodenbürtiges C02 zur Verfügung gestellt, wobei das C02 in Gasform bei etwa Atmosphärendruck und atmosphärer Temperatur vorliegt.
  • Bei großen Strömungsquerschnitten kann es sinnvoll sein, die Flüssigkeitsströmung als Ringströmung durch die Imprägnierungszone zu leiten, um so eine bessere Durchmischung der Flüssigkeit mit den aufgenommenen C02-Gasmengen zu gewährleisten.
  • Eine weitere, die Feinstimprägnierung wesentlich unterstützende und die homogene Durchmischung der Flüssigkeit fördernde Maßnahme besteht darin, daß den Gasimprägnierungszonen weitere Strömungskanalabschnitte mit schulterartigen Erweiterungen und darunterliegenden Bohrungen nachgeschaltet sind, die zur Rückmischung von bereits vollständig imprägnierter Flüssigkeit mit der den Strömungskanal durchströmenden Flüssigkeit dienen.
  • Die neue Anordnung kann verwendet werden um die imprägnierte Flüssigkeit direkt einer Entnahmestelle oder Verbraucherstelle zuzuführen, so daß eine direkte Abgabe der imprägnierten Flüssigkeit erfolgen kann. Bei Verbraucherstellen mit unterschiedlichen Abnahmemengen ist es jedoch vorteilhaft, wenn man die neue Anordnung kombiniert mit einem Vorrats-Druckbehälter, in dem ein Vorrat an feinstimprägnierter Flüssigkeit bereitgehalten wird, wobei der Zulauf der Flüssigkeit durch die Anordnung gemäß der Erfindung erfolgt und der Ablauf aus dem Flüssigkeitsvorrat demgegenüber abgeschirmt oder versetzt so erfolgt, daß etwaig vorhandene relativ größere Bläschen ausreichend Zeit haben, in dem Flüssigkeitsvorrat nach oben in den Gasraum aufzusteigen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • In der einzigen Figur ist ein Druckbehälter mit der Anordnung gemäß der Erfindung im senkrechten Schnitt dargestellt.
  • Im gezeigten Beispiel besteht der Druckbehälter 1 aus einem Druckmantel 2 und Deckel 3 und Boden 4. Durch die dargestellten Fühler wird in dem Druckbehälter eine Flüssigkeitsmenge 8 zwischen dem minimalen Flüssigkeitsstand 26 und dem maximalen Flüssigkeitsstand 27 aufrecht erhalten. Über der Flüssigkeit verbleibt in jedem Fall ein Kopfraum 7, der durch Leitung 5 mit dem Kohlendioxydgas, unter einem vorbestimmten Druck von z. B. bis zu 6 bar gefüllt gehalten wird. Die Zufuhr des Gases erfolgt z. B. über einen Druckfühler resp. einen Druckminderer. Im Boden des Behälters 4 ist ein Ablauf 6 für die imprägnierte Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsvorrat 8 vorgesehen. In horizontaler Richtung versetzt gegenüber dem Ablauf 6 ist ein Imprägnierungssystem 9 angeordnet, das in den Deckel 3 eingebaut ist. Das System 9 weist einen zentralen Durchströmkanal auf, der eingangsseitig über einen Stutzen 10 mit einer Druckwasserquelle verbunden ist. Das System 9 kann z. B. mittels Flansch 11 abgedichtet in den Deckel 3 eingebaut sein. Das Imprägnierungssystem 9 weist im dargestellten Beispiel 3 in Strömungsrichtung hintereinander liegende Imprägnierungszonen 12a, 12b, 12c auf. Vor jeder Imprägnierungszone ist die lichte Weite des Flüssigkeitströmungskanals stufenartig erweitert, wie bei 13a, 13b, 13c gezeigt ist. Dadurch ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit unmittelbar bei Eintritt in eine Imprägnierungszone schlagartig. Unmittelbar hinter der Durchmessererweiterung liegen brausartig verteilte Bohrungen 14a, 14b, 14c, die in den Gaskopfraum 7 münden. Bei Betrieb wird somit das Gas aus dem Gaskopfraum 7 über die Bohrungen 14 angesaugt, so daß sich Gas und Flüssigkeit mischen. Da das eintretende Gas vornehmlich im Bereich der außen liegenden Flüssigkeitsschichten verbleibt, sorgt die abrupte Durchmessererweiterung und die dadurch bedingten abrupten Änderungen der Strömungsverhältnisse bei Eintritt der Flüssigkeit in die nächste lmprägnierungszone für eine innige Homogenisierung aller Schichten der Flüssigkeitsströmung, wodurch sich auch eine Verbesserung der erneuten Gasaufnahme oder Nachimprägnierung in der nachfolgenden Stufe ergibt. Es sind mindestens zwei solche Imprägnierungszonen 12a, 12b notwendig, um die erforderliche Feinstimprägnierung zu erhalten.
  • Um weiterhin die Ausschaltung von relativ größeren Gasbläschen in der Flüssigkeit zu fördern, ist dem Imprägnierungssystem 9 ein weiteres Kanalabschnitt 15 achsial nachgeschaltet. Im dargestellten Beispiel weist dieser zwei Rückmischungszonen 16a, 16b auf. Auch hier wird zur Förderung der Durchmischung die lichte Weite des Flüssigkeitsströmungskanals vor Eintritt in einer Rückmischungsbereich abrupt verändert. Diese Rückmischungsbereiche 16a, 16b dienen zur Förderung der Durchmischung und Homogenisierung und zur Verringerung des Anteiles größerer Bläschen. Zu diesem Zweck weist das System 15 einen äußeren, zum Gasraum 7 abgeschlossenen Mantel 18 auf, dessen unterer offener Rand unterhalb des tiefstliegenden Flüssigkeitsspiegels 26 in der Flüssigkeitsmenge 8 endet. Durch das offene Ende 21 des Mantels und durch eine stromabwärts liegende Austrittsöffnung 20 des Flüssigkeitsströmungskanals kann unter der Saugwirkung der Bereiche 16a, 16b bereits fertig imprägnierte Flüssigkeit angesaugt und der Flüssigkeitsströmung in dem System 15 zugemischt werden. Der Austritt 25 des Systems liegt ebenfalls unterhalb des tiefsten Flüssigkeitsspiegels 26, so daß die austretende Flüssigkeit keinerlei Gas in größeren Blasen aus dem Kopfraum 7 mitreißen kann.
  • Durch die seitliche Versetzung des Austritts 25 des Systems 15 gegenüber dem Auslaß 6 des Flüssigkeitsvorrates wird gewährleistet, daß etwaige größere Bläschen in der Flüssigkeit Zeit genug haben, durch den Flüssigkeitsvorrat 8 in den Kopfraum 7 aufzusteigen, so daß sie nicht durch die Flüssigkeitsentnahme und damit durch die Leitung 6 mitgerissen werden können.
  • Wird Flüssigkeit durch den Einlaß 10 eingeführt, nimmt die Flüssigkeit in der beschriebenen Weise Gas aus dem Kopfraum 7 auf. Der Flüssigkeitsspiegel 26 steigt durch die zugeführte Flüssigkeit an. Der Kopfraum 7 verkleinert sich volumenmäßig. Ist diese Volumenverkleinerung größer als die Gasaufnahme der Flüssigkeit, steigt gleichzeitig der Druck im Kopfraum 7 an, so daß die Gaszufuhr über die Zufuhrleitung 5 abgeschaltet wird. Ist die Gasaufnahme durch die Flüssigkeit größer, so wird während der lmprägnierung weiterhin Gas in den Kopfraum 7 nachgeführt, so daß in diesem Raum der Druck aufrechterhalten bleibt. Der Druck im Gasraum kann beispielsweise auf dem Leitungsdruck des Gießwassernetzes, z. B. auf einem Druck bis zu 6 bar oder auch darüber gehalten werden.
  • Werden die Systeme 9 und 15 zur Einzelabgabe oder direkten Abgabe von imprägnierter Flüssigkeit eingesetzt, entfällt der Druckbehälter 1. Das Imprägnierungssystem 9 wird von einem Mantel umgeben, dessen Ringraum mit der Druckgasquelle in Verbindung steht, während der Mantel 18 des Rückmischungssystems 15 am unteren Ende, wie bei 22 angedeutet ist, geschlossen bleibt. In diesem Fall setzt sich der Durchströmkanal für die Flüssigkeit, wie bei 6a angedeutet ist, fort, und zwar bis zur Entnahmestelle.
  • Die Differenz zwischen kleinstem und größtem Flüssigkeitsstand 26 bzw. 27 wird so bemessen, daß bei Einzelentnahme aus dem Druckbehälter 1 die Nachfuhr von Flüssigkeit durch die Systeme 9 und 15 nicht zu häufig erfolgt, so daß eine die Flüssigkeit dem Zulauf 10 zuführende Pumpe nicht ständig ein- und ausgeschaltet zu werden braucht.
  • Bei Versorgung von großen Entnahmestellen wird der Durchströmquerschnitt für die Systeme 9 und 15 wesentlich vergrößert. Um dennoch eine innige homogene Durchmischung über die Querschnittsfläche der Flüssigkeitsströmung zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, in die Systeme 9 und 15 einen Verdrängungskörper 30 einzusetzen, der die Flüssigkeit in Ringströmung durch das System führt. Wie dargestellt, könnte der Verdrängungskörper 30 allmählich oder stufenweise im Durchmesser vergrößert oder aber auch als in Strömungsrichtung glatter Zylinderkörper ausgebildet sein.
  • Die Querschnittsform und Querschnittsänderung des Körpers 30 richtet sich nach der durchzusetzenden Volumenmenge und muß sicherstellen, daß die gewünschte abrupte Geschwindigkeitsänderung der Flüssigkeit von Imprägnierungszone zu Imprägnierungszone erreicht wird.
  • Die beschriebene Anordnung arbeitet zuverlässig sowohl für die Direktabgabe als auch für die dargestellte indirekte Abgabe von imprägnierter Flüssigkeit und zwar in einem Druckbereich von etwa 1 bar aufwärts. Die Anordnung ist daher besonders geeignet für den Einsatz in Gartenbaubetrieben, der Landwirtschaft und Forstwirtschaft da sie für alle dort auftretenden Druckverhältnisse infrage kommt, da wegen des erniedrigten Imprägnierungsdruckes jede in der Praxis nachteilige Kompression des Gases im Wasser vermieden wird. Im gewerblichen Bereich ist der C02-Gasdruck gleich dem Leistungs-Förderdruck.

Claims (12)

1. Verfahren zum Aufbereiten von Gießwasser durch Anreicherung mit C02 und H2C03, bei dem in das durch eine Leitung mit dem Druck und der Temperatur etwa gleich denen in einer üblichen Wasserversorgungsleitung strömende Wasser fortlaufend unter Druck stehendes CO2-Gas eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießwasser durch einen eine Imprägnierungszone bildenden geraden Strömungskanalabschnitt geleitet und sein Druck dabei an wenigstens zwei in Strömungsrichtung in gegenseitigen Abständen liegenden partiellen Bereichen jeweils am Umfang der Strömung durch abrupte Änderung der Strömungsgeschwindigkeit momentan unter den Druck des C02-Gases abgesenkt wird, indem die außenliegenden Flüssigkeitsschichten der Gießwasserströmung in der Imprägnierungszone an den Bereichen abrupter Druckabsenkung jeweils über schmale schulterartige Querschnittserweiterungen des Strömungskanalabschnittes geleitet werden, und daß die Gießwasserströmung jeweils in den Bereichen von momentan herabgesetztem Druck mit dem CO2-Gas feinstimprägniert wird, indem diese Flüssigkeitsschichten jeweils in Strömungsrichtung unmittelbar hinter jeder Schulter über eine Mehrzahl von der Schulterbreite entsprechenden Bohrungen mit der C02-Gasvorrats- kammer in freier Strömungsverbindung gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das C02-Gas in einer Vorratskammer nahe der Imprägnierungszone auf einem vorbestimmten Druck gehalten wird und die äußeren Flüssigkeitsschichten der Gießwasserströmung in den Bereichen von momentan unter den Gasdruck in der Vorratskammer abgesenkten Druck in direkte Strömungsverbindung mit dem C02-Gas in der Vorratskammer gebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand hinter dem letzten der C02-Imprägnierungsbereiche wenigstens ein weiterer Bereich vorgesehen ist, in dem durch abrupte Änderung der Strömungsgeschwindigkeit im Umfangsbereich der Gießwasserströmung der Druck momentan abgesenkt wird und die mit C02-Gas feinstimprägnierte Gießwasserströmung zur Rückmischung in direkte Strömungsverbindung mit einem am Ende der Imprägnierungszone abgezweigten Teilstrom des Gießwassers gebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Imprägnierungszone verlassende Gießwasserströmung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels direkt in einen mit C02 feinstimprägnierten Gießwasservorrat innerhalb eines Druckbehälters eingeleitet wird, und zwar seitlich versetzt zu einem zu den Entnahmestellen führenden Behälteraustritt, daß über dem Flüssigkeitsspiegel in einem C02-Gaskopfraum ein vorbestimmter Förderdruck aufrechtgehalten wird, und daß das CO2 im Gaskopfraum in ständiger Strömungsverbindung mit den Umfangsbereichen von jeweils momentan herabgesetztem Druck der Gießwasserströmung in der Imprägnierungszone gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießwasser der Imprägnierungszone mit einem Druck zwischen 1 bar und 6 bar direkt aus einer Versorgungsleitung oder von einer Druckpumpe aus zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießwasser durch die Imprägnierungszone in Form einer zylindrischen Ringströmung geführt wird.
7. Anordnung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem langgestreckten, geraden Strömungskanalabschnitt, der an einem Ende an eine Druckquelle für Gießwasser angeschlossen und an seinem anderen Ende mit einem Gießsystem oder einem Sammelbehälter verbunden ist und der eine lmprägnierungszone mit umfänglichem Anschluß an eine C02-Druckgasquelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanalabschnitt (13) in wenigstens zwei in Strömungsrichtung im Abstand angeordneten Bereichen im Querschnitt jeweils durch schmale Ringschultern (13a - 13c) erweitert ist, daß in Strömungsrichtung jeweils unmittelbar hinter jeder Schulter ein Kranz von der Ringschulter entsprechenden engen Bohrungen (14a - 14c) die Wand des Strömungskanalabschnittes (13) frei durchdringen, die außen in einer COZ-Druckgaskammer (7) münden, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um den Druck in der C02- Druckgaskammer (7) auf einem vorbestimmten Wert zu halten, und daß der Zuleitungsdruck des Gießwassers und die Abmessung der Ringschultern so bemessen sind, daß durch abrupte Geschwindigkeitsänderung der außenliegenden Gießwasserströmungsschichten im Bereich der Ringschultern der Gießwasserdruck momentan unter den Druck in der CO2-Druckgaskammer (7) absinkt.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanalabschnitt (13) wenigstens einen weiteren, den anderen Bereichen (12a - 12c) im Abstand nachgeschalteten Bereich (16a, 16b) mit jeweils einer ringschulterartigen Querschnittserweiterung (17a, 17b) und einem dieser zugeordneten Bohrungskranz (22a, 22b) aufweist, die in einen Verteilerkanal (19) münden, der zur Abzweigung eines Teils des bereits mit CO2 feinstimprägnierten Gießwassers nahe dem Austrittsende (25) des Strömungskanalabschnittes mit der Gießwasserströmung in Verbindung steht.
9. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsende (25) des Strömungskanalabschnittes (13) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (26) eines einen imprägnierten Gießwasservorrat (8) enthaltenden Druckbehälters (3) mündet, dessen Auslauf (6) gegenüber dem Strömungskanalabschnitt (13) seitlich deutlich versetzt angeordnet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch qekennzeichnet, daß dem Kopfraum (7) des Druckbehälters eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung einer C02-Gasatmosphäre unter einem vorbestimmten Druck oberhalb des Flüssigkeitsspiegels zugeordnet ist.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (14a - 14c) in den C02-lmprägnierungsbereichen unmittelbar unterhalb der Ringschultern (13a - 13c) des Strömungskanalabschnittes (13) frei in den CO2-Gaskopfraum (7) des Druckbehälters (3) münden.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strömungskanalabschnitt (13) ein langgestreckter Verdrängungskörper konzentrisch angeordnet ist.
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