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DE3331719A1 - Diffusor, verfahren zu seiner herstellung und verwendung des diffusors - Google Patents

Diffusor, verfahren zu seiner herstellung und verwendung des diffusors

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Publication number
DE3331719A1
DE3331719A1 DE19833331719 DE3331719A DE3331719A1 DE 3331719 A1 DE3331719 A1 DE 3331719A1 DE 19833331719 DE19833331719 DE 19833331719 DE 3331719 A DE3331719 A DE 3331719A DE 3331719 A1 DE3331719 A1 DE 3331719A1
Authority
DE
Germany
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plate
diffuser
channels
diffuser according
plastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19833331719
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Paul 6056 Heusenstamm Engel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Priority to EP19840110151 priority patent/EP0135822A3/de
Priority to JP59182905A priority patent/JPS60156536A/ja
Publication of DE3331719A1 publication Critical patent/DE3331719A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

DIPL.-PHYS. JÜRGEN WEiSSF- dipl.che^. DR. RUDOLF WOLGAST
PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS 3331719
BÖKENBUSCH41 · D 5620 VELBERT 11-LANGENBERG Postlach 110386 · Telefon (02052)4019 · Telex: 8516895
Patentanmeldunc
Thomas^Engel, , D-6056 Heusenstamm
Diffusor, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung des Diffusors
20
Die Erfindung betrifft einen Diffusor für den Durchtritt eines Fluids, so wie ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung.
Diffusoren dieser Art dienen zur Erzielung einer möglichst gleichförmigen Verteilung von Gasen oder Flüssigkeiten und können zu den verschiedensten Zwecken eingesetzt werden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Diffusor der eingangs genannten Art zu schaffen, der für die unterschiedlichsten Anwendungszwecke auf möglichst einfache Weise hergestellt werden kann und eine besonders gleichförmige Verteilung des Fluids über große Flächen ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen aus einer Platte mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Kanälen bestehenden Diffusor gelöst, in der sich die Kanäle innerhalb der Platte in deren Ebene erstrecken und an einem Ende mit einem Einlaßteil in Verbindung stehen und am anderen Ende verschlossen sind und die mit mindestens einer permeablen Durchtrittsfläche versehen ist, die einen wesentlichen Teil mindestens einer Seite der Platte bildet und die Kanäle auf dieser Seite der Platte abdeckt. Die Platte kann auf einer oder auf beiden Seiten durch Löcher oder Schlitze, die mit den Kanälen in Verbindung stehen, aber auch durch eine poröse Struktur permeabel ausgebildet sein. Zur Erzielung eines gleichmäßigen Druckgefälles über die gesamte Fläche des erfindungsgemäßen Diffusors nimmt dessen Permeabilität zweckmäßigerweise proportional mit dem Abstand vom Einlaßteil zu.
Eiif Diffusor nach der Erfindung zu Zwecken der ültrafiltration besteht aus der vorstehend genannten permeablen Platte und einer Membran- oder Separationsfolie.
Ein Diffusor nach der Erfindung für Drainagezwecke besteht aus der vorstehend genannten permeablen Platte und einer wasserdurchlässigen Schicht.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Platte in an sich bekannter Weise durch Extrudieren, Verschließen und Versehen an einer quer zu den Kanälen verlaufenden Kante mit einem Einlaufteil an der gegenüberliegenden Kante hergestellt und an mindestens einer Seite mindestens im Bereich der Kanäle permeabel gemacht werden.
Die Platte kann dadurch permeabel gemacht werden, daß sie an mindestens einer Seite durch Stanzen, Bohren, Stechen oder Brennen mit Durchtrittsöffnungen versehen wird. Sie kann aber, wenn sie aus Kunststoff
extrudiert wird, auch dadurch permeabel gemacht werden, daß dem Kunststoff vor dem Extrudieren ein in einem · Lösungsmittel löslicher Stoff zugesetzt wird, der nach dem Extrudieren mit einem Lösungsmittel herausgelöst wird, oder dadurch, daß dem Kunstoff vor oder während des Extrudierens ein Blähmittel zugesetzt wird. Auf diese- Weise wird eine. Platte mit einer porösen Struktur erhalten. . ■
Die so erhaltenen Diffusoren lassen sich nach der Erfindung zur gleichförmigen Begasung von Flüssigkeiten verwenden, insbesondere zur Belüftung von Wasser und natürlichen Gewässern, aber auch zur gleichförmigen Begasung von z.B. Trockenräumen für landwirtschaftliche Produkte (Obst, Tabak) oder bei der Käsereifung einsetzen. Dabei kann die Begasung je nach Anwendungsfall durch Anschluß des Diffusors an eine gegebenenfalls pulsierende Überdruckquelle oder eine Unterdruckquelle erfolgen. Für die Begasung von Flüssigkeiten kann es zweckmäßig sein, im Falle von Diffusoren aus Leichtmaterial vor dem Extrudieren Beschwerungsmittel (Metall, Mineralien) zuzumischen, um das Gewicht des Diffusors zu erhöhen. Die so erhaltenen Diffusoren lassen sich nach der Erfindung auch mit Vorteil zur gleichförmigen und fein verteilten Beregnung mit Flüssigkeiten verwenden, so z.B. für die Beregnung von Pflanzen in Bewässerungssystemen, aber auch in Kühlanlagen zur Kühlung von Wasser oder Luft. Eine weitere vorteilhafte Verwendung der so erhaltenen Diffusoren besteht nach der Erfindung darin, daß sie in Verbindung mit einer Druckgasquelle die Verminderung von Reibung an Flächen bewirken, an denen die Diffusoren angeordnet sind. Dies ist von besonderer Bedeutung bei Schiffsrümpfen, weil dadurch die Reibung zwischen dem Schiffskörper und dem Wasser erheblich vermindert werden kann, wodurch Energieeinsparungen oder höhere Fahrleistungen erzielt werden können.
In Verbindung mit einer Separationsfolie kann der erfindungsgemäße Diffusor zur Ultrafiltration eingesetzt werden.
Der Diffusor nach der Erfindung läßt sich auch zum Absaugen 5 oder Drainieren verwenden, z.B. im Erdreich in Verbindung mit wasserdurchlässigem Gewebe oder Papier.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und wird nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch und eine Draufsicht
auf einen Diffusor nach der Erfindung; 15
Fig. 2-5 die Herstellung des Diffusors nach Fig. 1 mit einem Einlaßteil;
Fig. 6 eine andere Ausführung des Einlaßteils bei dem Diffusor nach Fig. 1; und
Fig. 7 eine weitere Ausführung des Einlaßteils bei dem Diffusor nach Fig. 1 .
Nach der Querschnittsdarstellung in Fig. 1 besteht der Diffusor aus einer Platte 1 mit Kanälen 2, die durch Zwischenwände 3 voneinander getrennt sind. Die Kanäle 2 verlaufen innerhalb der Platte 1, die längs einer Kante 4, die senkrecht zu den Kanälen 2 verläuft, verschlossen und an der gegenüberliegenden Kante 5 mit einem Einlaßteil 6 versehen ist. Das Einlaßteil 6 ist zur Verbindung mit einem Schlauch oder einer Rohrleitung eingerichtet und steht mit den Kanälen 2 in Verbindung. Die Platte 1 besteht aus Kunststoff und wird durch Extrudieren erhalten (Reifenhäuser GmbH Maschinenfabrik, Troisdorf); das Einlaßteil 6 und seine Herstellung ist im einzelnen weiter unten beschrieben. Die in der Draufsicht von Fig. 1 obere
Seite der Platte 1 bildet eine Durchtrittsfläche 7 mit runden Löchern 8 und ist dadurch permeabel; die Löcher 8 sind gestanzt und entlang den Kanälen 2 angeordnet. Stattdessen können die Löcher 8 auch durch Stechen oder Bohren, aber auch durch Einbrennen in die Platte 1 erzeugt werden'. Die Löcher 8 haben konstanten Querschnitt, können sich aber auch nach außen z.B. konisch erweitern, wodurch sie sich weniger leicht zusetzen können. Die Löcher 8 können, wie in der Abbildung angedeutet ist, außer runden auch alle anderen möglichen Querschnittformen annehmen und z.B. auch als Schlitze ausgestaltet sein, die längs und/oder quer zu den Kanälen 2 verlaufen können. Die Platte kann aber auch dadurch permeabel gemacht werden, daß dem Material, aus dem die Platte extrudiert wird, ein wasserlöslicher Stoff zugesetzt wird, der nach der Extrusion durch Wasserbehandlung herausgelöst wird. Die gewünschte Permeabilität wird auch dadurch erhalten, daß dem Kunststoff, aus dem die Platte 1 hergestellt wird, vor oder während der Extrusion ein Blähmittel zugesetzt wird. Die Permeabilität der Platte 1 nimmt gegebenenfalls proportional.mit dem Abstand vom Einlaßteil 6 zu, wodurch über die gesamte Durchtrittsfläche 7 ein gleichmäßiges Druckgefälle erzielt wird.
Fig. 2-5 erläutern die Herstellung des Einlaßteils 6 bei der Platte 1. Dazu werden an einem Ende 11 der Platte 1 die Zwischenwände 3 z.B. mittels einer Schneidvorrichtung entfernt; am anderen, nicht dargestellten Ende wird die Platte 1 z.B. durch Schweißen verschlossen. Der aufgeschnittene Teil 12 der Platte 1 ist durch deren Längskanten 13 begrenzt. In den aufgeschnittenen Teil 12 der Platte 1 wird ein metallischer Einsatz 16 eingeführt und in der mit
17 bezeichneten Lage gehalten. Anschließend wird das Material zu beiden Seiten des Einsatzes 16 unter Anlegen oiner beheizbaren Formklammer unter Druck geschmolzen, wobei entsprechend Fig. 3 eine abgedichtete Einschnürung
18 mit einem hochstehenden Teil 19 um den Einsatz 16 herum und an den Längskanten 13 sich nach innen verjüngende
Leisten 20 entstehen. Die Zwischenteile 26 und der Einsatz 16 können dann entfernt werden. Das so gebildete Einlaßteil 6 enthält ein Einlaßrohr 19, dessen Form durch den Einsatz 16 und die Formklaminer bestimmt ist und das ggfs.
mit Rippen oder anderen Dichtelementen versehen werden kann. Nach Verschließen des Endes 11 sind das Einlaßteil 6 und die Kanäle 2 der Platte 1 nur noch über die Bohrung 2 3 des Einlaßrohrs 19 nach außen verbunden.
Bei einer anderen Ausführung des Einlaßteils 6 nach Fig. 6 bildet die Platte 1 eine durchgehend verschlossene Stirnkante 27, von der das Einlaßrohr 19 vorsteht, das mit einem Paar von Umfangsrippen 28, 28' versehen ist, die eine flüssigkeitsdichte Verbindung mit einer Leitung ermöglichen.
In der weiteren Ausführung des Einlaßteils 6 nach Fig. 7 befindet sich in dem Einlaßrohr 19 ein Einsatz 30, der damit verklebt oder verschweißt ist und eine Umfangsrippe 31 aufweist. Eine auf den Einsatz 30 und das Einlaßrohr 19 aufgebrachte Verbindungsleitung kann dann in dem Bereich zwischen der Umfangsrippe 31 und dem Ende 32 des Einlaßrohrs 19 mit einer Rohrschelle oder dergl. gesichert werden.
25. Der Einsatz 16 kann an einem abziehbaren Einsatzteil der Gießmaschine bzw. Formklammer befestigt sein; die Maschine kann aber auch so eingerichtet sein, daß ein mit dem Material der Platte 1 verträgliches Material eingespritzt' wird. ·
Der in der Abbildung 1 im Querschnitt und im Längsschnitt schematisch dargestellte Diffusor ist für die Belüftung von Wasser, beispielsweise in Fischteichen, geeignet und wird dazu am Boden des Wasserkörpers mit bekannten Mitteln verankert und über eine Rohr- oder Schlauchleitung an eine
Druckluftquelle angeschlossen. Dabei führt die Belüftung mit einem pulsierenden Gasstrom zu einer besonders günstigen Bläschenverteilung; solche pulsierenden Gasströme lassen sich z.B. mit einem Doppelmembrankompressor (Type 1502, Thomas Industries Inc., Shebeugan·, Wise. ,USA) erzeugen. Wird der Kunststoff bei der Herstellung der Platte 1 m'it einem Beschwerungsmittel wie Metall oder Mineralien.versehen, so kann der Diffusor auch auf dem Grunde des Wasserkörpers ausgelegt werden. In jedem Fall erfolgt die Belüftung dadurch in außerordentlich wirksamer und vorteilhafter Weise, daß der Diffusor einen Strom sehr fein verteilter Gasbläschen erzeugt, die gleichförmig von einer großen Fläche aus aufsteigen. Dabei können auch zwei oder mehr Platten 1 in Strömungsrichtung hintereinandergeschaltet werden.
Der in Fig. 1 dargestellte Diffusor läßt sich in Verbindung mit einer Überdruck- oder Unterdruckquelle ebenfalls zur gleichförmigen Begasung von Räumen z.B. zu Trocknungszwecken oder in Käsereien einsetzen.
Der in Fig. 1 dargestellte Diffusor ist auch zur Beregnung von Flächen wie landwirtschaftlich genutzten Flächen verwendbar. Dafür hat sich die feine und gleichförmige Verteilung der Beregnungsflüssigkeit über eine größere Fläche als besonders wirksam erwiesen. Das gleiche gilt für die Verwendung des Diffusors zu Kühlzwecken, und zwar sowohl zur Wasserkühlung wie auch zur Luftkühlung, wobei die feine Verteilung über eine große Fläche bzw. einen größeren Raum einen besonders effektiven Wärmeaustausch begünstigt.
Von besonderer Bedeutung ist die Anordnung solcher Diffusoren in Verbindung mit einer Druckgasquelle zur Verminderung der Reibung an Flächen, insbesondere an der Außenwand eines Schiffskörpers. Dadurch läßt sich zwischen
dem Schiffskörper und dem umgebenden Wasser ein dünner Luftfilm erzeugen, der die Reibung des Schiffskörpers im Wasser ganz erheblich vermindert und dadurch die für den Vortrieb des Schiffskörpers im Wasser erforderliche Energie erheblich herabsetzt. Dadurch wird entweder der Energieverbrauch reduziert oder bei gleichem Energieaufwand eine erhebliche gesteigerte Fahrleistung erzielt.
DiffuGoren der hier beschriebenen Art werden in Verbindung mit Membran- oder Separationsfolien zur Ultrafiltration eingesetzt.
Durch Kombination der permeablen Platte 1 mit einer wasserdurchlässigen Schicht aus z.B. Papier oder Gewebe wird ein für Drainagezwecke geeigneter Diffusor erhalten.

Claims (31)

Patentansprüche
1. Plattenförmiger Diffusor für den Durchtritt eines Fluids, bestehend aus einer Platte (1) mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Kanälen (2), die sich innerhalb der Platte (1) in deren Ebene erstrecken und an einem Ende mit einem Einlaßteil (6) in Verbindung stehen und am anderen Ende verschlossen sind, und mit mindestens einer permeablen Durchtrittsfläche (7), die einen wesentlichen Teil mindestens einer Seite der Platte (1) bildet und die Kanäle (2) auf dieser Seite der Platte (1) · abdeckt.·
2. Diffusor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) auf beiden Seiten mit einer permeablen Durchtrittsfläche (7) versehen ist.
3. . Diffusor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permeabilität der Platte (1) proportional mit dem Abstand vom Einlaßteil (6) zunimmt.
4. Diffusor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsfläche (7) mit
QQ Löchern (8) versehen ist, die mit den Kanälen (2) in Verbindung stehen.
5. Diffusor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Löcher von den Kanälen (2) nach außen hin erweitern.
6. Diffusor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsfläche (7) mit Schlitzen versehen ist, die mit den Kanälen (2) in Verbindung stehen.
7. Diffusor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,- daß mindestens die Diirchtrittsfläche (7) porös ist.
8. Diffusor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Platte (1) aus Kunststoff ' ist.
9. Diffusor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Beschwerungsmittel enthält.
10. Diffusor zur Ultrafiltration, bestehend aus einer Platte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einer damit verbundenen Separationsfolie.
11. Diffusor zur Drainage, bestehend aus einer Platte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einer damit verbundenen wasserdurchlässigen Schicht.
12. Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Diffusors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte mit einer Vielzahl von in deren Ebene parallel verlaufenden Kanälen in an sich bekannter Weise extrudiert, an einer quer zu den Kanälen verlaufenden Kante verschlossen und an der der verschlossenen Kante gegenüberliegenden Kante mit einem Einlaßteil versehen wird und daß die Platte an mindestens einer Seite mindestens im Bereich der Kanäle permeabel gemacht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Platte an mindestens einer Seite Durchtrittsöffnungen gestanzt werden, die mit den Kanälen in Verbindung stehen.
■
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Platte an mindestens einer Seite Durchtrittsöffnungen gebohrt werden, die mit den Kanälen in Verbindung stehen.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Platte an mindestens einer Seite Durchtrittsöffnungen gestochen werden, die mit den Kanälen in Verbindung stehen.
16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Platte an mindestens einer Seite Durchtrittsöffnungen gebrannt werden, die mit den Kanälen in Verbindung stehen.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Kunststoff extrudiert wird und dem Kunststoff vor' dem Extrudieren Beschwerungsmittel zugefügt werden.
18. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Kunstoff extrudiert wird und dem Kunststoff vor dem Extrudieren ein in einem Lösungsmittel löslicher Stoff beigemischt wird und. daß die Platte durch Behandlung mit einem Lösungsmittel permeabel gemacht wird.
19. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Kunststoff extrudiert wird und dem Kunststoff ein Blähmittel beigemischt wird, das nach dem Extrudieren eine offenzellige poröse Struktur bildet.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Blähmittel dem Kunststoff vor dem Extrudieren beigemischt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Blähmittel dem Kunststoff während des
Extrudierens beigemischt wird.
22. Verwendung eines Diffusors nach einem der Ansprüche
1 bis 9 zur gleichförmigen Begasung von Flüssigkeiten.
23. Verwendung eines Diffusors nach Anspruch 22 zur
Belüftung von Wasser.
24. Verwendung eines Diffusors nach Anspruch 22 oder 23 zur Begasung mit einem pulsierenden Gasstrom.
25. Verwendung eines Diffusors nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur gleichförmigen Begasung von Räumen.
26. Verwendung eines Diffusors nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur gleichförmigen und feinverteilten
Beregnung mit Flüssigkeiten.
27. Verwendung eines Duffusors nach Anspruch 23 oder 25 zur.Kühlung von Wasser.
28. Verwendung eines Diffusors nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Verminderung der Reibung an einer
Fläche.
29. Verwendung eines Diffusors nach Anspruch 25 zur
Verminderung der Reibung an einem Schiffskörper.
30. Verwendung eines Diffusors nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Ultrafiltration in Verbindung mit einer Separat.i onsfolie.
31. Verwendung eines Diffusors nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Drainieren in Verbindung mit einer wasserdurchlässigen Schicht.
DE19833331719 1983-09-02 1983-09-02 Diffusor, verfahren zu seiner herstellung und verwendung des diffusors Withdrawn DE3331719A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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