DE8610203U1 - Water aeration device - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Einbringen von Sauerstoff in Wasser« insbesondere in natürliche und künstlich angelegte Oberflächengewässer, wobei die natürliche Schichtung des Wassers erhalten bleibt.The invention relates to an apparatus for introducing oxygen in water «in particular in natural and artificially created surface waters, whereby the natural stratification of the water preserved.
Ein solches Gerät ist kürzlich in dem deutschen Gebrauchsmuster G 85 13 370.1 dargestellt worden. Gegenüber anderen bekannten Geräten besitzt es den erheblichen Vorteil, daß es ohne Kompressor auskommt.Such a device was recently presented in the German utility model G 85 13 370.1. Compared to other known devices it has the considerable advantage that it does not require a compressor.
Es arbeitet primärseitig mit Druckwasser aus einer Kreiselpumpe. Die Kreiselpumpe saugt aus dem Hypolimnion Tiefenwasser an und drückt dieses Wasser durch die Strahldüse eines Ejektors. Der Ejektor saugt Luft an und mischt sie dem Druckwasser in Form feiner Bläschen bei. Das luftblasendurchsetzte Wasser wird in einem Gemischrohr wieder abwärts gedrückt, um von unten in ein Steigrohr entlassen zu werden. Dort sorgen die Luftblasen durch ihren Auftrieb für eine zusätzliche nach oben gerichtete Strömung. Das Steigrohr ist unten offen. Die untere Öffnung befindet sich im Hypolimnion. Durch die aufwärts gerichtete Vertikalströmung im Steigrohr wird zusätzliches Tiefenwasser mit geringer Strömungsgeschwindigkeit angesaugt, ohne daß dadurch Bodenablagerungen aufgewirbelt und mitgerissen werden. Im Steigrohr haben die fein verteilten Luftbläschen intensiven Kontakt mit dem Tiefenwasser, das, weil es kalt und an Sauerstoff völlig ungesättigt ist, sehr schnell Sauerstoff aufnimmt. Das Steigrohr endet kurz unterhalb der Wasseroberfläche. Dort entweicht das Restgas in die Atmosphäre, On the primary side, it works with pressurized water from a centrifugal pump. The centrifugal pump sucks in deep water from the hypolimnion and pushes this water through the jet nozzle of an ejector. The ejector sucks in air and mixes it with the pressurized water in the form of fine bubbles. The air bubble-infused water is again in a mixing tube down to be released from below into a riser pipe. There the air bubbles provide additional buoyancy upward flow. The riser pipe is open at the bottom. The lower opening is in the hypolimnion. Through the up directed vertical flow in the riser pipe, additional deep water is sucked in at a low flow velocity without this Soil deposits are whirled up and carried away. In the riser the finely distributed air bubbles have intensive contact with the deep water, which, because it is cold and completely unsaturated with oxygen absorbs oxygen very quickly. The riser ends just below the surface of the water. There the residual gas escapes into the atmosphere,
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Das mit Sauerstoff angereicherte Tiefenwasser fließt in einem vorzugsweise konzentrisch um das Steigrohr angeordneten Mantelrohr wieder ins Hypolimnion zurück (es kann auch ein separates Fallrohr angeordnet werden). Am unteren Ende des Mantel- oder Fallrohres strömt das mit Sauerstoff angereicherte Wasser über eine Verteifer-VorrichtungThe deep water enriched with oxygen flows again in a casing tube which is preferably arranged concentrically around the riser pipe back into the hypolimnion (a separate downpipe can also be arranged). This flows at the lower end of the jacket pipe or downpipe oxygenated water through a distributor device
zu den Seiten hin ab. Durch die Verteiler-Vorrichtung wird das erneute Ansaugen des aufbereiteten Wassers durch das Saugrohr der Kreiselpumpe oder durch das Steigrohr - und somit ein Kurzschluß - Verhindert. Das aufbereitete Wasser verteilt sich zu den Seiten hin im Gewässertto the sides. This is done again through the distribution device Sucking in the treated water through the suction pipe of the centrifugal pump or through the riser pipe - and thus a short circuit - is prevented. The treated water is distributed to the sides in the body of water
Das Gerät ist oben mit einem Schwimmkörper versehen, so daß es selbsttätig in der Senkrechten und auch in der richtigen Höhenlage zur Wasseroberfläche schwimmt.The device is provided with a float at the top so that it is automatically vertical and also at the correct height swims to the surface of the water.
1515th
Gegenüber anderen bekannten Geräten, die primärseitig mit einem \ Kompressor arbeiten, besitzt das Belüftungsgerät nach GebrauchsmusterCompared to other known devices that operate on the primary side with a \ compressor, the aeration device has to Utility Model
G 85 13 370.1 den großen Vorteil, daß es primärseitig mit einer Kreiselpumpe arbeitet. Kreiselpumpen haben einen hohen Wirkungsgrad und sind nahezu wartungsfreie, einfache und störunanfällige Maschinen.G 85 13 370.1 has the great advantage that it has a centrifugal pump on the primary side is working. Centrifugal pumps have a high degree of efficiency and are almost maintenance-free, simple and failure-prone machines.
Sie sind im Vergleich zu einem Kompressor für ölfreie Druckluft extrem preiswert und zeigen kaum Verschleiß. Außerdem sind sie leise und umweltfreundlich und lassen sich zudem in das Belüftungsgerät integrieren. Ein Ufergrundstück mit Kompressorstation ist nicht erforder- lieh.They are extreme compared to a compressor for oil-free compressed air inexpensive and hardly show any wear and tear. They are also quiet and environmentally friendly and can also be integrated into the ventilation device. A riverside property with a compressor station is not required. borrowed.
Das Gesamt-Gerät arbeitet energetisch sehr effektiv. Der EjektorThe entire device works very effectively in terms of energy. The ejector
erzeugt bei geeigneter Auslegung kleine und gleichmäßig verteiltegenerates small and evenly distributed ones with a suitable design
Luftbläschen, die bereits im Gemischrohr zu intensivem Gasaustausch führen und denen dann im Steigrohr aufgrund der relativ langen Verweilzeit noch weiterer Sauerstoff entzogen werden kann. Die kinetische Energie des Gemischstrahls - ursprünglich von der Pumpe aufgebracht - geht nicht verloren, sondern sorgt für eine intensive Verwirbelung des Wasser/Luft-Gemisches, also für einen noch besseren Gasaustausch, und wird auch noch zum Ansaugen zusätzlichen Tiefenwassers über das unten offene Steigrohr genutzt.Air bubbles that lead to intensive gas exchange already in the mixture pipe lead and then in the riser due to the relatively long residence time even more oxygen can be withdrawn. The kinetic energy of the mixture jet - originally applied by the pump - is not lost, but ensures an intensive swirling of the water / air mixture, i.e. for an even better gas exchange, and is also used to suck in additional deep water via the riser pipe, which is open at the bottom.
Das beschriebene, nach Gebrauchsmuster G 85 13 370.1 bekannte Gerät stellt zur Zeit den Stand der Technik dar. Es läßt sich aber noch erheblich verbessern.The device described, known from utility model G 85 13 370.1 represents the state of the art at the moment. However, it can still be improved considerably.
Theoretische Berechnungen zeigen nämlich, daß das beschriebene Gerät mit einer Niederdruckpumpe und relativ geringem Luftanteil im Gemischrohr betrieben werden muß, um einen guten Wirkungsgrad zu erzielen. Für die Pumpenanlage bedingt das ein großes Bauvolumen und einen dementsprechend hohen Preis.Theoretical calculations show that the device described must be operated with a low pressure pump and a relatively low proportion of air in the mixture pipe in order to achieve good efficiency achieve. For the pump system, this requires a large construction volume and a correspondingly high price.
Außerdem steigen die Luftbläschen im Steigrohr ungehindert auf, was die Kontaktzeit mit dem geförderten Wasser begrenzt.In addition, the air bubbles rise unhindered in the riser, what the contact time with the pumped water is limited.
Für manche Einsatzfälle ist es auch unvorteilhaft, daß der Schwimmkörper des Gerätes über die Wasseroberfläche hinausragt, was aus der Sicht des Landschaftsschutzes unerwünscht sein kann und ggf.For some applications it is also disadvantageous that the float of the device protrudes above the water surface, which can be undesirable from the point of view of landscape protection.
auch die Schiffahrt gefährdet. In dieser Form ist das Gerät auch nicht ohne weiteres eissicher.shipping is also endangered. The device is not in this form either ice-safe without further ado.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das nach Gebrauchsmuster G 85 13 370.1 bekannte Gerät in diesen Punkten zu verbessern. Dazu wird ein entsprechendes Belüftungsgerät vorgeschlagen, das mit einer Hochdruckpumpe effektiv arbeiten kann und das besonders für eine getauchte Bauweise geeignet ist.The object of the present invention is to provide the utility model G 85 13 370.1 known device to improve on these points. For this purpose, a corresponding ventilation device is proposed that is equipped with a High pressure pump can work effectively and which is particularly suitable for a submerged construction.
Unten an dem Gerät ist eine Tauchpumpe angeordnet, die Tiefenwasser aus dem Hypolimnion ansaugt und mit hohem Druck durch die Strahldüse des ebenfalls unten am Gerät angeordneten Ejektors drückt. Der Ejektor saugt über eine Schnorchelleitung Luft aus der Atmosphäre hinzu und fördert das Luft/Wasser-Gemisch über einen Krümmer von unten in ein Steigrohr. Über das unten offene Steigrohr werden große Mengen zusätzlichen Tiefenwassers mitgerissen.A submersible pump is arranged at the bottom of the device, the deep water sucks in from the hypolimnion and pushes it through the jet nozzle of the ejector, which is also located at the bottom of the device, at high pressure. The ejector sucks in air from the atmosphere via a snorkel line and conveys the air / water mixture in from below via a bend a riser pipe. Large amounts of additional deep water are carried away via the riser pipe, which is open at the bottom.
Im Steigrohr wird die Luft durch eine über der Gemischrohrmündung angeordnete Strömungsleitvorrichtung grob über den gesamten Rohrquerschnitt verteilt. Nach oben hin schließen sich dann - in der Regel mehrere - statische Mischer an. Diese zerteilen die Luft in feinste Bläschen und sorgen für ein homogenes Gemisch. Es ist deshalb weniger wichtig, bereite mit dem Ejektor besonders feine Bläschen zu erzeugen.In the riser pipe, the air is drawn through a pipe above the mixture pipe mouth arranged flow guiding device roughly distributed over the entire pipe cross-section. Then close towards the top - as a rule several - static mixers on. These split the air into the finest bubbles and ensure a homogeneous mixture. It is therefore less It is important to prepare particularly fine bubbles with the ejector.
Letzteres ermöglicht einen hohen Luftanteil in dem vom Ejektor erzeugten Gemisch. Ein solches Gemisch läßt sich effektiv mit einem Hochdruck-Ejektor erzeugen, der relativ klein baut und von einer entsprechend kleinen Hochdruckpumpe mit Treibwasser versorgt wird.The latter enables a high proportion of air in that generated by the ejector Mixture. Such a mixture can be produced effectively with a high-pressure ejector, which is relatively small and of a correspondingly small high pressure pump is supplied with motive water.
Gegenüber dem in dem Gebrauchvrvater G 85 13 370.1 aufgezeigten Gerät Vermindern sich das Gewicht und die Herstellkosten dadurch erheblich.Compared to that shown in the usage father G 85 13 370.1 Device This reduces the weight and the manufacturing costs considerable.
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Die statischen Mischer werden in der Regel in mehreren Stufen über die Länge des Steigrohres verteilt. Dadurch werden die Luftblasen, die sich aufgrund des auf ihrem Weg nach oben abnehmenden statischen Druckes ausdehnen, immer wieder zerteilt, so daß sich bezogen auf das Gesamtvolumen eine sehr große Kontaktfläche mit dem Wasser ergibt.The static mixers are usually in several stages distributed along the length of the riser pipe. This will remove the air bubbles that are static due to the decreasing on their way up Pressure to expand, divided again and again, so that based on the total volume, there is a very large contact area with the water results.
Der Strömungswiderstand der statischen Mischer bremst im übrigen die aufwärts gerichtete Strömung ab. Daraus resultiert eine längere Verweilzeit der Luft im Steigrohr, was den Sauerstoffaustausch zusätzlich erheblich begünstigt.The flow resistance of the static mixer also slows down the upward flow. This results in a longer one Residence time of the air in the riser pipe, which also significantly favors the exchange of oxygen.
Das Steigrohr endet in einem Entgasungstopf, von wo aus das Restgas in die Atmosphäre entweicht. Das mit Sauerstoff angereicherte Wasser wird zurück ins Hypolimnion geleitet, wie es beispielsweise aus dem o.g. Gebrauchsmuster bekannt ist.The riser pipe ends in a degassing pot, from where the residual gas escapes into the atmosphere. The oxygen-enriched water is fed back into the hypolimnion, as it is for example is known from the above-mentioned utility model.
Bei konzentrischer Bauweise von Steig- und Fallrohr (Mantelrohr) ist die Entgasungskammer vorzugsweise als Erweiterung des Mantelrohres ausgebildet, wobei der gegenüber dem Fallrohr vergrößerte Durchmesser der Entgasungskammer erst unterhalb der oberen Mündung des Steigrohres - vorteilhaft konisch - auf den Faürohrdurchmesser verjüngt wird. So läßt sich die Geschwindigkeit des in das Fallrohr hineinströmenden Wassers niedrig halten. Das reduziert die Gefahr, daß Luftblasen in das Fallrohr mitgerissen werden.In the case of a concentric design of the ascending and descending pipe (jacket pipe) the degassing chamber is preferably designed as an extension of the jacket tube, the diameter being larger than that of the downpipe the degassing chamber only below the upper mouth of the riser pipe - advantageously conical - is tapered to the feed tube diameter. In this way the speed of the flowing into the downpipe can be determined Keep water low. This reduces the risk of air bubbles being entrained into the downpipe.
Bei getauchter Ausführung des Gerätes muß die Entgasungskammer oben geschlossen sein. Nur eine Entgasungsleitung führt zur Gewässer-If the device is submerged, the degassing chamber must be closed at the top. Only one degassing line leads to the water
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Oberfläche. Die Entgasungsleitung kann dort - z.B. zusammen mit der Schnorchel leitung für die Luftzufuhr zum Ejektor - von einer Boje oder einem sonstigen Schwimmkörper getragen werden. Die Anordnung eines verstellbaren Drossel ventiles in der Entgasungsleitung ermöglicht die feinfühlige Einstellung eines Abgas-Gegendruckes, so daß sich im oberen Teil der Entgasungskammer ein Gaspolster über einer freien Oberfläche ausbildet. Das führt zu einer sehr effektiven Entgasung und verhindert, daß Wasser in die Entgasungsleitung mitgerissen wird.Surface. The degassing line can - e.g. together with the snorkel line for the air supply to the ejector - from carried by a buoy or other floating body. The arrangement of an adjustable throttle valve in the degassing line enables the sensitive adjustment of an exhaust gas back pressure so that it is in the upper part of the degassing chamber forms a gas cushion over a free surface. This leads to a very effective degassing and prevents water from being released is entrained into the degassing line.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausgestaltungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Belüftungsgerätes im Schnitt dargestellt.In the drawing, for example, is a possible design of the ventilation device according to the invention shown in section.
Die Pumpe 3 ist als elektrisch angetriebene Tauchmotorpumpe gezeichnet, die über ein Unterwasserkabel 40 mit. Stmm versorgt wird. Über die Druckleitung 4, die in der Zeichnung hinten um das Steigrohr herumführt, wird der Ejektor 5 mit Treibwasser gespeist. Die Schnorchel leitung 34 versorgt den Ejektor mit atmosphärischer Luft. Das Gemischrohr 6 leitet das erzeugte Luft/ Wasser-Gemisch von unten in das Steigrohr 7 ein, wo es auf die vorzugsweise kegelig ausgebildete Strömungsleitvorrichtung 50 trifft und durch diese grob über den gesamten Querschnitt des Steigrohres 7 verteilt wird.The pump 3 is shown as an electrically driven submersible motor pump, which is connected via an underwater cable 40. Stmm supplied will. The ejector 5 is supplied with motive water via the pressure line 4, which in the drawing leads around the back of the riser pipe fed. The snorkel line 34 supplies the ejector with atmospheric air. The mixture pipe 6 directs the generated air / Water mixture from below into the riser 7, where it is on the preferably conical flow guide device 50 meets and through this roughly over the entire cross section of the Riser pipe 7 is distributed.
Im Steigrohr sind in Abständen statische Mischer 51 angeordnet, die die aufsteigenden Luftblasen immer wieder zerteilen und das Gemisch homogenisieren· Oben fließt das mit Sauerstoff ange-Static mixers 51 are arranged at intervals in the riser pipe, which repeatedly break up the rising air bubbles and homogenize the mixture
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reiclherte Wasser über den Rand des Steigrohres 7 in das Mantelrohr 8, i in dem es abwärts und unten über die Verteiler-Vorrichtung 9 mitWater enriched over the edge of the riser pipe 7 into the jacket pipe 8, i in which it goes down and down over the distributor device 9 with
j stark reduzierter Stromunggeschwindigkeit zu den Seiten hin abfließt.j strongly reduced flow velocity flows off to the sides.
I 5 Das Restgas entweicht über die freie Oberfläche 201 in der Entgasungskammer 52 und wird über die Abgasleitung 53 und das Drosselventil I 54 in die Atmosphäre abgeblasen. Das Ende der Abgasleitung wirdI 5 The residual gas escapes via the free surface 201 in the degassing chamber 52 and is via the exhaust line 53 and the throttle valve I 54 blown into the atmosphere. The end of the exhaust pipe will
'i durch einen Schwimmkörper 55 an der Gewässeroberfläche 200 gehalten. 'i held on the surface of the water 200 by a floating body 55.
;, Der Schwimmkörper 55 trägt hier gleichzeitig die Ansaug-Schnorchel-;, The float 55 also carries the suction snorkel
I 10 leitung 34.I 10 line 34.
r; Das Gerät besitzt oben einen Auftriebskörper 10. Unten ist es anr; The device has a float 10 at the top. It is on at the bottom
{ einem Ankerblock 60 befestigt und wird von diesem unter Wasser{attached to an anchor block 60 and is submerged by this
' gehalten. Der Ankerblock liegt auf dem Boden 100 des Gewässers. ' held. The anchor block lies on the bottom 100 of the body of water.
1515th
In der Zeichnung sind Verbindungselemente der Bauteile untereinander zur Verdeutlichung der Darstellung nicht mitgezeichnet.The drawing shows the connecting elements between the components not drawn to clarify the representation.
Claims (10)
Priority Applications (9)
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DE8610203U1 true DE8610203U1 (en) | 1986-08-28 |
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE8610203U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0457261A1 (en) * | 1990-05-16 | 1991-11-21 | TEGEO Tegtmeyer Geophysik GmbH | Apparatus for purification, for example of contaminated groundwater |
DE4129511C3 (en) * | 1991-09-05 | 2000-06-29 | Zueblin Ag | Device for cleaning groundwater by stripping with a gas, especially air |
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1986
- 1986-04-15 DE DE8610203U patent/DE8610203U1/en not_active Expired
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