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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Gaseinbringung in eine Flüssigkeit mit einem einerseits einen Flüssigkeitsanschluss und anderseits einen Gasanschluss aufweisenden Gehäuse, das einen geraden mit dem Gasanschluss verbundenen Strömungskanal und einen an diesen geraden Strömungskanal angeschlossenen schraubenförmigen Strömungskanal bildet, der vorzugsweise den geraden Strömungskanal umschliesst und in einen Behälterauslass für die mit Gas angereicherte Flüssigkeit mündet.
Um Gase in Flüssigkeiten eintragen zu können, ist es bekannt (US 5 049 320 A) ein zylindrisches Gehäuse vorzusehen, in dem die mit einem Gas anzureichernde Flüssigkeit in einer Schraubenbewegung um ein zentrales Filterrohr strömt, das mit Druckgas beaufschlagt wird. Zur Vermeidung der mit solchen Vorrichtungen verbundenen Nachteile wurde bereits vorgeschlagen (WO 97/43219 A1), das zentrale Gaszuführrohr mit einem schlauchförmigen Filtergewebe zu umhüllen, durch das das Gas der im Ringraum zwischen dem Gehäuse und dem Gaszuführrohr in einer schraubenförmigen Umlaufbewegung geführten Flüssigkeit zugeleitet wird. Die schraubenförmige Umlaufströmung der mit Gas anzureichernden Flüssigkeit wird durch eine in den Ringraum eingesetzte Schraubenfeder erzwungen.
Obwohl durch diese Massnahme der zum Eintragen des Gases erforderliche Gasdruck erheblich gesenkt werden kann, eignen sich diese Vorrichtungen vor allem zur Gaseinbringung in grössere Flüssigkeitsmengen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Gaseintragung in Flüssigkeiten für vergleichsweise geringe Flüssigkeitsmengen zu schaffen, wie sie beispielsweise bei Wasserleitungen herkömmlicher Hausinstallationen anfallen, so dass z. B. solches Leitungswasser mit Sauerstoff angereichert werden kann. Die Vorrichtung soll demnach eine geringe Baugrösse und einen guten Wirkungsgrad bei einer möglichst einfachen Handhabung aufweisen.
Ausgehend von einer Vorrichtung zur Gaseinbringung in eine Flüssigkeit der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass der gerade, zusätzlich mit dem Flüssigkeitsanschluss verbundene Strömungskanal eine Mischkammer ergibt, zwischen der und dem Gasanschluss ein in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck in der Strömungsverbindung zwischen dem Flüssigkeitsanschluss und dem geraden Strömungskanal betätigbares Gasventil vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass es keiner aufwendigen Einbnngung des Gases in die Flüssigkeit über eine Filterschicht bedarf, an der die Flüssigkeit vorbei strömt, wenn das Gas-Flüssigkeitsgemisch nach einer einfachen Zusammenführung der Flüssigkeit und des Gases in einem geraden Strömungskanal einer Umlaufbewegung in einem schraubenförmigen Strömungskanal unterworfen wird, in dem sich offensichtlich unter dem Einfluss der wirksamen Fliehkräfte eine innige Vermischung von Flüssigkeit und Gas mit der Wirkung einstellt, dass eine vergleichsweise hohe und dauerhafte Gaseintragung in die Flüssigkeit sichergestellt werden kann.
Es muss lediglich dafür gesorgt werden, dass die durch den geraden Strömungskanal gebildete Mischkammer sowohl mit dem Flüssigkeitsanschluss als auch mit dem Gasanschluss des Gehäuses verbunden wird, um eine entsprechende Vormischung zwischen dem Gas und der Flüssigkeit zu erhalten. Die gemeinsame Zuführung von Gas und Flüssigkeit zur Mischkammer eröffnet ausserdem eine einfache Handhabungsmöglichkeit, weil die Gaszufuhr in diesem Fall vorteilhaft in Abhängigkeit von der Flüssigkeitszufuhr gesteuert werden kann.
Zu diesem Zweck braucht ja lediglich ein Gasventil vorgesehen zu werden, das in Abhängigkeit vom Flüssigkeits- druck In der Strömungsverbindung zwischen dem Flüssigkeitsanschluss und dem geraden Strömungskanal betätigt wird, so dass mit der Öffnung der Flüssigkeitszufuhr zum Gehäuse auch die Gaszufuhr über das Gasventil selbsttätig geöffnet wird. Mit einem Sperren der Flüssigkeitszufuhr schliesst das Gasventil wieder.
Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn das Gasventil in einer Einlaufkammer des Gehäuses vorgesehen ist und aus einer die Einlaufkammer von der Mischkammer trennenden Membran besteht, die den mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung zur Mischkammer versehenen, federbelasteten Ventilsitz für den in der Einlaufkammer unbeweglich gehaltenen Ventilkörper trägt, in dem eine vom Ventilsitz verschliessbare Gaszuleitung mündet.
Wird die Membran mit dem Druck der in die Einlaufkammer strömenden Flüssigkeit beaufschlagt, so wird der Ventilsitz über die Membran vom Ventilkörper abgehoben, was einerseits den Durchtritt zu der Mischkammer freigibt und anderseits die im Ventilsitz mündende Gaszuleitung öffnet, so dass das Gas mit der Flüssigkeit durch die Durchtrittsöffnung im Ventilsitz in die
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Mischkammer mitgerissen wird, und zwar bei einem vergleichsweise niedrigen Gasdruck. Um ein Rückströmen von Gas oder Flüssigkeit durch die Gaszuleitung zu unterbinden, kann zwischen dem Gasventil und dem Gasanschluss ein Rückschlagventil vorgesehen werden.
Da aufwendige Zumischeinrichtungen für das Gas über feinporige Filter fehlen, bleibt die Vormischung zwischen Gas und Flüssigkeit in der Mischkammer beschränkt. Damit die erreichbare Mischwirkung gesteigert werden kann, kann auf der Zulaufseite der Mischkammer eine Injektordüse mit von der Mischkammer ausgehenden Ansaugöffnungen vorgesehen werden. Der durch die Injektordüse in die Mischkammer eindringende Injektorstrahl des Gas-Flüssigkeitsgemisches injiziert eine Kreislaufströmung des Gas-Flüssigkeitsgemisches aus der Mischkammer über die Ansaugöffnungen der Injektordüse, so dass sich die Mischbedingungen erheblich verbessern, was sich unmittelbar in einer Steigerung der Gaseintragungsrate auswirkt.
Damit sich beim Umlenken der Gas-Flüssigkeitsströmung aus dem geraden Strömungskanal der Mischkammer in den schraubenförmigen Strömungskanal keine ins Gewicht fallende Entgasung der Flüssigkeit einstellen kann, kann auf der stirnseitig geschlossenen Ablaufseite der Mischkammer ein Prallkegel vorgesehen sein, der eine vorteilhafte Überführung des Gas-Flüssigkeits- gemisches in den die Mischkammer umschliessenden, schraubenförmigen Strömungskanal erlaubt.
Damit für eine ausreichende Behandlung des Gas-Flüssigkeitsgemisches im schraubenförmigen Strömungskanal gesorgt wird, ist dieser Strömungskanal mit einer entsprechenden Länge auszuführen. Im Hinblick auf eine möglichst geringe Baugrösse und einfachste Konstruktionsverhältnisse kann zu diesem Zweck die Mischkammer aus einem in einen zylindrischen Gehäusemantel eingesetzten, koaxialen Rohrstück bestehen, wobei der Ringraum zwischen Rohrstück und Gehäusemantel einen Einsatz mit einer schraubenförmigen Nut sowohl auf der dem Gehäusemantel als auch der dem Rohrstück zugekehrten Seite aufweist.
Durch diese Massnahme kann bei einer vorgegebenen Steigung des schraubenförmigen Strömungskanales eine der doppelten axialen Länge des Ringraumes entsprechender Strömungskanal verwirklicht werden, wobei über den Querschnitt der schraubenförmigen Nuten die Strömungsgeschwindigkeit und damit die wirksamen Fliehkräfte an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden können, beispielsweise indem der Einsatz ausgewechselt wird.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Gaseinbringung in eine Flüssigkeit in einem vereinfachten Längsschnitt und
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung der Vorrichtung im Bereich des geöffneten
Gasventil.
Die dargestellte Vorrichtung zur Gaseinbringung in eine Flüssigkeit weist ein Gehäuse 1 auf, das aus einem Kopf 2, einem Boden 3 und einem Kopf 2 und Boden 3 miteinander verbindenden Gehäusemantel 4 sowie einem zum Gehäusemantel 4 koaxialen, zwischen Kopf 2 und Boden 3 eingespannten Rohrstück 5 besteht. Der Kopf 2 bildet eine Einlaufkammer 6, die über Strömungsverbindungen 7 an einen Flüssigkeitsanschluss 8 angeschlossen ist. Diese Einlaufkammer 6 ist durch eine Membran 9 abgeschlossen, die umfangseitig zwischen dem Kopf 2 und einem Stützkörper 10 flüssigkeitsdicht eingespannt ist. Die Membran 9 trägt einen mit Durchtrittsöffnungen 11 versehenen Ventilsitz 12 eines Gasventil 13 und wirkt mit einem dem Kopf 2 zugehörigen Ventilkörper 14 zusammen, in den eine Gaszuleitung 15 mündet, die über ein Rückschlagventil 16 mit einem Gasanschluss 17 verbunden ist.
Der Ventilsitz 12 wird mittels einer Schliessfeder 18 gegen den Ventilkörper 14 gedrückt, wodurch nicht nur die Durchtrittsöffnungen 11 im Ventilsitz 12, sondern auch die Gaszuleitung 15 im Ventilkörper 14 verschlossen werden, wie dies der Fig. 1 zu entnehmen ist.
Die Strömungsverbindung zwischen den Durchtrittsöffnungen 11 des Ventilsitzes 12 und dem durch das Rohrstück 5 gebildeten Strömungskanal 19 wird über eine Injektordüse 20 hergestellt, deren Ansaugöffnungen 21 vom Strömungskanal 19 ausgehen.
Der Boden 3 schliesst den Strömungskanal 19 mit einem Prallkegel 22 ab, der für eine schonende Umlenkung des durch den Strömungskanal 19 strömenden Gas-Flüssigkeitsgemisches sorgt, das durch Durchtrittsöffnungen 23 in den Ringraum zwischen Gehäusemantel 4 und Rohrstück 5 geleitet wird. In diesem Ringraum wird ein rohrförmiger Einsatz 24 gehalten, der sowohl auf der Innen- als auch auf der Aussenseite eine schraubenförmige Nut 25 aufweist.
Diese Nuten 25 stehen kopfseitlg über Durchbrüche 26 des Einsatzes 24 miteinander in Verbindung, so dass sich
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zwischen dem Rohrstück 5 und dem Einsatz 24 sowie zwischen dem Einsatz 24 und dem Gehäusemantel 4 schraubenförmige Strömungskanäle 27 ergeben, die einerseits über die Durchtrittsöffnungen 23 mit dem Strömungskanal 19 und anderseits über Anschlussöffnungen 28 mit einem Behälterauslass 29 im Boden 3 verbunden sind.
Wird nach einem Anschluss der Vorrichtung beispielsweise an eine Wasserleitung und an eine Sauerstoffquelle die Wasserzuleitung geöffnet, so strömt Wasser über den Flüssigkeitsanschluss 8 in die Einlaufkammer 6, wobei aufgrund des sich aufbauenden Wasserdruckes der Ventilsitz 12 aus der in Fig. 1 gezeichneten geschlossenen Stellung gegen die Kraft der Schliessfeder 18 in die Offenstellung nach der Fig. 2 verlagert wird. In dieser Offenstellung werden nicht nur die Durchtrittsöffnungen 11 freigegeben, sondern auch die Gaszuleitung 15 geöffnet, was aufgrund des anstehenden Sauerstoffdruckes einen Sauerstoffzustrom zur Folge hat.
Unter einer Vermischung des Wassers mit dem zuströmenden Sauerstoff wird dieses Gas-Flüssigkeitsgemisch durch die Injektordüse 20 In den geraden Strömungskanal 19 geführt, wo es zu einer weiteren Durchmi-
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schliessenden schraubenförmigen Strömungskanal 27 gedrückt, in dem unter Fliehkrafteinwirkung die Sauerstoffaufnahme des Wassers in vorteilhafter Weise fortgeführt wird, so dass über den Behälterauslass 29 ein mit einem vergleichsweise hohen Sauerstoffanteil angereichertes Wasser entnommen werden kann.
Wird der Wasserzulauf zum Flüssigkeitsanschluss 8 gesperrt, so schliesst die Schliessfeder 18 das Gasventil 13 ohne dass es hiefür einer gesonderten Handhabung bedarf. Es wird somit eine einfach handhabbare Vorrichtung erhalten, die bei geringen Abmessungen eine gute Gaseintragung In eine Flüssigkeit erlaubt, und zwar bei einer hohen Gasausbeute.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Gaseinbringung in eine Flüssigkeit mit einem einerseits einen Flüssigkeits- anschluss und anderseits einen Gasanschluss aufweisenden Gehäuse, das einen geraden mit dem Gasanschluss verbundenen Strömungskanal und einen an diesen geraden Strö- mungskanal angeschlossenen schraubenförmigen Strömungskanal bildet, der vorzugswei- se den geraden Strömungskanal umschliesst und in einen Behälterauslass für die mit Gas angereicherte Flüssigkeit mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der gerade, zusätzlich mit dem Flüssigkeitsanschluss (8) verbundene Strömungskanal (19) eine Mischkammer (30)
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Strömungskanal (19) betätigbares Gasventil (13) vorgesehen ist.