DE204730C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es ist bekannt, daß Wasser, welches mit der atmosphärischen Luft in Verbindung steht, solche gebunden enthält, auch daß das Wasser den Sauerstoff begieriger absorbiert als den Stickstoff der Luft, und zwar daß das Wasser 35 Prozent Sauerstoff und 65 Prozent Stickstoff enthält, obwohl in der Atmosphäre nur etwa 21 Prozent Sauerstoff und 79 Prozent Stickstoff enthalten sind. Weiterhin ist nachgewiesen, daß das Wasser dem Sauerstoff in noch höherem Maße den Vorzug gegenüber dem Stickstoff bei der Absorption gibt, je sauerstoffreicher das Luftgemisch ist, das zum Wasser geleitet wird.

Auf diesen Tatsachen stützt sich die vorliegende Erfindung, welche Einrichtungen zum Gegenstande hat, mittels deren der in fließenden, also mit der Luft in stetiger Verbindung stehenden Gewässern, aber auch in Brunnen, Seen u. dgl. enthaltene Sauerstoff gewonnen werden kann. Die Einrichtungen bestehen aus weiten Rohrsystemen und Behältern, durch welche das zu entgasende Wasser entweder unter dem Einfluß der Heberwirkung fortbewegt oder auch durch eine Pumpe im Kreislaufe getrieben wird. Das sauerstoffreiche Luftgemisch wird hierbei entweder einfach ■> abgesaugt oder noch mehrere Male durch hintereinander stehende Wassersäulen gedrückt, wobei man durch öftere Wiederholung dieses Verfahrens ein Luftgemisch erhalten kann, das 65 bis 75 Prozent Sauerstoff enthält. 65 bis 75 Prozent Sauerstoff kann man schon bei zweimaliger Absorption erhalten. Läßt man

aber die. Absorption noch öfter erfolgen, so kann man den Sauerstoffgehalt auf 99 Prozent steigern.

Auf den beiliegenden Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι die einfachste, heberartig wirkende Einrichtung im Höhenschnitt!

Fig. 2 zeigt zwei' solcher Hebersysteme hintereinander gebaut mit in den einen Heber eingesetzten Saugröhren.

Fig. 3 veranschaulicht im wesentlichen eine der vorigen gleiche Anordnung.

Fig. 4 stellt eine ähnliche Einrichtung, jedoch mit im Kreislauf sich bewegendem Wasser dar.

Gemäß der Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 1 stellt α ein Reservoir vor, welches aus einem Fluß, Bach, See oder Brunnen ständig Zufluß erhält.

δ ist ein zylindrisches weites Rohr, welches in den etwa 10 m über dem Spiegel von a aufgestellten Behälter c mündet.

Das Rohr d von gleicher oder annähernd gleicher Weite wie bei b verbindet .den Behälter c mit einem Ablauf e. e liegt tiefer als a, und die Unterkante von d liegt ebenfalls tiefer als die von b.

f ist das Saugrohr einer Vakuumpumpe.

Es leuchtet sofort ein, daß es sich um ein Hebersystern handelt. _: .

Evakuiert die Luftpumpe den Behälter c, so steigt das Wasser aus α durch b nach c, es entgast und das von Luft befreite Wasser

fließt infolge der Heberwirkung durch d in den Ablauf e.

Da das Wasser aus Flußläufen, Teichen stets mit Luft gesättigt ist, auch das Wasser vieler Brunnen reich an Luft ist, so gewinnt man auf einfache Weise ein Luftgemisch, welches 35 Prozent Sauerstoff enthält. Ein solches hat für viele, technische Zwecke bereits hohen Wert.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 zeigt im wesentlichen eine Verdoppelung der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung; Außerdem ist aber noch ein besonderer Behälter 0 auf c aufgesetzt. 0 ist durch Rohr / mit der Vakuumpumpe ebenfalls verbunden. Ferner ist ein System unten und oben offener, enger Rohre h durch den Boden von 0 geführt, und zwar so, daß die oberen Öffnungen dieser engen Rohre in 0 einmünden, während die unteren Mündungen tief in das Wasser in Rohr d eintauchen.

Das Arbeitsverfahren ist in diesem Falle folgendes: Die Vakuumpumpe drückt das durch g aus c gesaugte Luftgemisch durch das Druckrohr / in den Raum 0. Diese Luft wird durch das Rohrsystem h in das Wasser von d gelangen. Es ist nun bekannt, daß sinkendes Was:er, wie es hier in d niederfällt, auf 0 evakuierend wirkt, d. h. das in d sinkende Wasser wirkt saugend durch das Rohrsystem h. Infolgedessen wird das Luftgemisch wieder vom Wasser absorbiert.. Da aber, wie bereits erwähnt, bei einem an Sauerstoff reicheren Luftgemisch das Wasser den Sauerstoff noch mehr bevorzugt, so wird sich in e ein .Wasser sammeln, welches Luft enthält, die mehr als 35 Prozent Sauerstoff besitzt. Ein Teil des Stickstoffes (der nicht absorbierte) entweicht aus e an der Wasser-Oberfläche. Eine zweite Vakuumpumpe' saugt durch Rohr η aus k; dadurch tritt der Heber i, k, I in Wirksamkeit, · und das entgaste Wasser fließt in den tiefer als e gelegenen Ablauf m. Man erhält auf diese Weise bei η ein Luftgemisch, das etwa 40 bis 45 Prozent Sauerstoff besitzt.

Die in Fig. 3 dargestellte Einrichtung ist dieselbe wie in Fig. 2, nur mit dem Unterschiede,' daß noch ein Rohr * von c nach k führt. Das aus c sinkende Wasser verteilt sich jetzt auf die zwei Rohre e und i. In das Rohr i wird aber keine Luft eingeführt, diese wird allein in e eingeleitet. Der Zweck ist folgender:

War das in b aufsteigende Wasser mit Luft gesättigt, so kann das Wasser nicht noch mehr Luft absorbieren; infolgedessen ist das durch e

. sinkende Wasser, weil seine Menge um so viel ■verringert worden ist, als durch *■ niederfließt, auch nicht imstande, die gesamte Luftmenge, die es ursprünglich enthielt, wieder von neuem zu absorbieren. Infolgedessen wird weniger aufgenommen und der Überschuß nur mechanisch mitgerissen. Dieser Überschuß wird aus k einfach an der Wasseroberfläche entweichen. Da aber das Wasser bei der Absorption dem Sauerstoff den Vorzug gibt, so wird es in erster Linie diesen wieder absorbiert haben und einen Teil des Stickstoffs entweichen lassen. Wieviel man davon entweichen lassen will, hängt .davon ab, in welchem Verhältnisse zueinander die Querschnitte der Rohre e und i stehen. Auf diese Weise wird sich in k ein Wasser ansammeln, welches 65 bis 75 Prozent sauerstoffreiche Luft enthalten kann. Ein solches Luftgemisch wird man jetzt durch die Vakuumpumpe aus m entziehen. Für die meisten industriellen Zwecke ist ein solches Gemisch an Sauerstoff genügend reich. Will man aber noch reineren oder sogar ganz reinen Sauerstoff haben, so kann man das ohne Schwierigkeit, indem man das beschriebene Verfahren beliebig weiter ausdehnt, nämlich das gewonnene Produkt in beschriebener Weise mehrere Male von Wasser absorbieren läßt.

In Fig. 4 ist eine weitere Abänderungsform der Einrichtung dargestellt. Die bisher beschriebenen Einrichtungen sind an bestimmte örtlichkeiten gebunden, wo hinreichende Zufuhren immer neuen Wassers zur Verfügung stehen. ' ■ ■ .

Jetzt soll gezeigt werden, daß das Verfahren auch gestattet, stets das nämliche Wasserquantum oder auch andere für diesen Zweck besser geeignete Flüssigkeiten zu benutzen.

Die Einrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten nicht wesentlich.

Anstatt der oben offenen Behälter α und k, die nach Fig. 3 in verschiedenen Höhenlagen angeordnet sein müssen, sind nach Fig. 4 die vollständig geschlossenen Räume f und g getreten. Diese sind mit regulierbaren Lufthähnen h und i versehen. Der Heberarm η und der Ablauf j> in Fig. 3 sind nicht mehr vorhanden; anstatt dessen aber ist das Rohr a mit dem Röhrensystem 0 (welches ebenso beschaffen ist wie das System g in Fig. 3) und das Überlauf- bzw. Verbindungsrohr s hinzugekommen, r, q und ν sind Rückschlagventile. ■ .. ■

Genügten bisher die Vakuumpumpen allein, um den Apparat in Gang zu erhalten, so ist jetzt noch die Aufwendung von Energie erforderlich, um das Wasser oder eine sonstige Flüssigkeit, deren man sich bedienen will, in Bewegung zu bringen.

Die Arbeitsweise ist jetzt folgender Art:

Die Luftpumpen unterhalten, indem ' sie durch k und η saugend wirken, in u und i ein Vakuum gleicher Stärke. -Das Rohr α ist oben offen; auf der Wasseroberfläche in a

ruht also der Druck der Atmosphäre. Infolgedessen wird das Wasser in u und t, der Druckdifferenz entsprechend, höher stehen. In allen Teilen des ganzen Systems herrscht Gleichgewicht. Soll nun das Wasser in Umlauf gebracht werden, so kann das mit verhältnismäßig geringem Kraftaufwand ausgeführt wer-, den. Einmal in Bewegung gesetzt, hat man nur den Reibungswiderstand zu überwinden.

ίο Denkt man nun das Wasser auf irgendeine beliebige Weise in Umlauf versetzt, so treten folgende Wirkungen hinzu: Erstens wird das in α fallende Wasser durch das Röhrensystem ο Luft aus der Atmosphäre mitreißen. Die Querschnitte der Röhren 0 sind so bemessen, daß etwas mehr Luft mitgerissen wird, als das Wasser zu absorbieren vermag. Was mehr mitgerissen wird, entweicht durch das Drosselventil h, welches so eingestellt wird, daß in/

immer ein geringer Überdruck herrscht. Gleiches ist bei dem Drosselventil i und dem Behälter g der Fall.

Die erste Vakuumpumpe saugt ein Luftgemisch von 35 Prozent Sauerstoff und 65 Prozent Stickstoff aus u. Sie drückt diese Luft in den Behälter m durch das Druckrohr I. Das Wasser aus u sinkt durch' c und d. c saugt die Luft aus m durch die Röhren p, absorbiert aber nun den Sauerstoff ganz, den Stickstoff zum Teil, aus Gründen, wie bei der • Einrichtung nach ' Fig. 3 beschrieben. Der nicht absorbierte Stickstoff entweicht durch i.

Durch die zweite Vakuumpumpe wird durch Rohr η das Luftgemisch entnommen, welches 65 bis 75. Prozent Sauerstoff enthält. Durch das in t gebildete Vakuum steigt das Wasser durch e nach t und fließt durch das Rohr s wieder nach a, in dieser Weise einen unaufhörlichen Kreislauf beschreibend.

Will man zur Hervorbringung des Umlaufes sich einer Wasserpumpe nicht bedienen, so kann man den Umlauf auch in der Weise bewirken, daß man die aus u abgesaugte Luft komprimiert und unter Druck durch die

*«^r> Röhren -p auf das in c sinkende Wasser, die Bewegung derselben veranlassend, einwirken läßt.

Claims (5)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung sauerstoffreicher Gasgemische aus Luft, dadurch gekennzeichnet, daß in stetiger Verbindung mit der Atmosphäre stehendes Wasser durch ein ausreichend hohes umgekehrtes U -Rohr oder mehrere solcher Rohre unter Mithilfe einer am Scheitelstück der Rohre das sauerstoffreiche Gasgemisch absaugenden Pumpe in Ablauf oder Umlauf erhalten wird.

2. Einrichtung zur Ausführung des im Anspruch 1 beschriebenen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß das U-Rohr zu einem Heber ausgebildet ist, dessen kürzerer Schenkel in das lufthaltige Wasser eintaucht.

3. Einrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heber und offene Behälter hintereinander gebaut sind, durch welche das aus dem ersten Heberschenkel abgesaugte Gasgemisch nacheinander getrieben wird, um ein an Sauerstoff entsprechend reicheres Gasgemisch zu erzielen.

4. Einrichtung gemäß Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das zu einem Behälter ausgebildete Scheitelstück des ersten Hebers ein drittes Rohr (i, Fig. 3) einmündet, das dazu bestimmt ist, einen Überschuß an Stickstoff entweichen zu lassen.

5. Einrichtung zur Ausführung des im Anspruch 1 beschriebenen Verfahrens, gekennzeichnet durch mehrere hintereinander gebaute und in zwischengeschaltete geschlossene Behälter mündende Rohrsysteme, durch welche das Wasser oder eine andere Flüssigkeit unter Benutzung eines Rücklauf rohres (s, Fig. 4) im Kreislauf getrieben wird, wobei die atmosphärische Luft gezwungen wird, nacheinander unter stetiger Anreicherung mit Sauerstoff die gleich langen Rohre zu durchstreichen, um endlich als möglichst sauerstoffreiches Gasgemisch abgesaugt zu werden.

. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.