这种类型的装置最好用于对水的净化以及饮用水净化的污水处 理中。其中，用一个喷射器将臭氧加入水中，臭氧将与水中所含的有 害物质、固体存留物、悬浮颗粒等等进行氧化。但是这种装置也完全 适用于向流体中加入气体，以便在流体介质中实现所希望的反应。
DE 4314507C1公开了一个浮选设备，例如纤维浮置设备的喷射 器或混合器，该喷射器或混合器包括两个相互相对设置的喷射板。这 些喷射板在流动方向上具有反复的隆起，用于收缩过流断面。在这种 实施方式中，隆起向着出口方向一直变小，而相邻隆起之间的距离相 应地变大。已经看到，这种结构并没有提供优选的混合结果并且尤其 是入口和出口之间的压力降相当大。
DE 3422339A1公开了一种用于混合流体介质的方法，根据该方 法从一个缝隙喷嘴中喷出一个条带形的平面射流，并且与一个第二平 面射流合并。在沿着流动方向位于后面的混合管中利用逐渐变窄部分 和展宽沿着轴向方向以固定的间距改变过流断面的直径。与前述出版 物中的喷射器类似，没有优选的混合以及压力降都是缺点。
US 6,673,248B2公开了一种净化水的方法，其中在喷射器中引入 臭氧以便消除水中所含的细菌。喷射器后面设有一个管型混合腔室， 由垂直于流动方向设置的折流板局部地明显缩小该腔室的横截面。这 种折流板应该形成紊流，这种紊流提高了通过管子流动的水与臭氧的 混合。另外在一个折流板的中心开口之后设有一个弓形的障碍物。由 于折流板和障碍物的原因，不能从管子的一端看到另一端。
利用这种装置依然不能充分地使水与臭氧混合。折流板仅仅表现 为一种障碍物，并且导致在空间上延长了到达混合腔室端部的流动路 径。紊流只是局部被限制并被限制在一定的数量级上。不能在水中广 泛地并且均匀地分布臭氧，尤其重要的是不能使其直接与欲氧化的成 分(固体成分、悬浮颗粒等等)接触。
对现有的对流体添加臭氧的装置的分析表明，气体在流体中的转 换仅仅达到15％的效率。换句话说，这意味着只有15％的供入气体到 达了流体中欲氧化处理的材料，以至于在一个单一的氧化处理之后的 结果并不令人满意，并且臭氧的导入必须要经过许多相互连接的级才 能实现。所要求的设备尺寸和零件数量都是巨大的，由此使得生产成 本增加。
如US 6,673,28B2中所公开的发明那样，现有技术的另一个缺点 是，处于过流断面中的折流板大大减小了流动速度，并且在设备入口 处要求有巨大的超压，以便在混合腔室出口处得到一点有效的流体。 在有5巴左右的流入压力时，通常认为出口压力为1-1.5巴，这表明 有一个非常大的压力降。

由此对用于在流体中添加气体的设备提出了要求，即在一个唯一 的步骤中令人满意地完成流体中欲被处理的物质的氧化反应。以高效 率来节省昂贵的设备零件。同时在出入口之间的压力梯度很小时这种 设备也可以工作，因而不需要泵。
根据本发明以开始所述的那种涡流腔室实现了这个目的，即在至 少两个波峰的面向入口的侧面上的转折点处，相对纵轴线(z)的斜 率向着出口的方向变大。
通过在介质中产生紊流，不必主要用涡流腔室对流体减速或妨 碍。利用本发明的变窄部分的结构可以可靠地实现空间上均匀分布的 涡流、分子结构的拉长、介质中间隙的展宽以及一种对材料的机械分 割。通过这些效果的共同作用，实际上氧气可以直接到达流体介质的 需氧化处理的组分中。利用本发明的措施，根据实际得到的氧化反应 测得的效率在一种特殊的结构中可以达到70％。
因此可以利用根据本发明的措施达到一种优选的混合，因为利用 不同大小的倾斜达到不同大小和强度的涡流，以至于不仅在宏观上而 且在微观上保证了混合。斜率在向着出口方向上变大具有一种好的影 响，就是可以沿着涡流腔室保证压力降很小。这种合成效果带来的好 处是，在流动方向上，也就是在压力降的方向上，斜度变大，以至于 在该位置上总是保证形成有效的涡流。
根据本发明以上述类型的装置实现上述目的，在变窄部分区域中 位于前面的涡流腔室的内轮廓在其与纵轴线平行的截面中具有波浪 形状，在至少一个涡流腔室中设有至少两个波峰，其中，在至少两个 波峰的面向入口的侧壁上在转折点处相对纵轴线的斜率在向着涡流 腔室出口的方向上变大。
通过在喷射器前面设置涡流腔室，使得流体在与臭氧直接接触之 前就已经得到一个加强的紊流，由此将强烈地改变流体中的分子结 构。在涡流腔室中位于变窄部分之后的横截面变宽使得分子团被拉长 以及间隔加大。介质流的速度与横截面变大成比例地降低。通过横截 面的变化产生特别强的向内旋转的涡流，该涡流使得分子松散。因此， 仅通过氢键和范德华力(Van der Waals Kraeft)相互团聚的微颗粒被 拆开，并部分地导致机械的材料分割。这种在位于前面的涡流腔室中 精选出的介质在位于后面的喷射器中形成一种用于吸收臭氧的优选 分压。
接着用经过一个喷嘴并由此通过在喷射器中由提高流速产生的 负压形成抽吸力和对气态介质的输送。在后面的第二涡流腔室中，臭 氧均匀地到达水中的欲氧化的分子上。根据本发明的轮廓用于在一个 唯一的涡流腔室中形成不同大小和强度的涡流。
在一种结构中，总的内轮廓沿着纵轴线呈波浪状，根据本发明的 原理，扩展到整个涡流腔室上。利用许多波峰且在波峰之间设有波谷， 就可以产生一个优选的、广泛的并且是沿着整个涡流腔室保持形成涡 流。
在一个特殊实施方式中，至少在波峰处在转折点上相对纵轴线的 斜率在25°至55°之间。利用这种措施，通过与过流断面配合可以 在用于对介质减速的涡流形成之间实现一个优选的比例。
在另一个实施方式中，至少设有两个波峰，在波峰面向出口的侧 壁上的转折点处相对纵轴线的斜率向着出口的方向变小。由此，减小 向着出口方向的各种减压，这样就可以在各个波峰之后更长久地保持 已经产生的一定大小的涡流。
在一个实施方式中，至少一个波峰区域中的横截面比涡流腔室的 最大横截面的40％小。这种收缩在流过的介质中形成广泛的且在空间 上一致的涡流结构。
附图说明
下面将结合附图对本发明做详细描述。其中：
图1示意性表示了本发明的装置的结构；
图2在与涡流腔室纵轴线平行的剖面中表示一个串联在前面的涡 流腔室；
图3在与喷射区域纵轴线平行的剖面中表示一个喷射区域；
图4在与喷嘴纵轴平行的剖面中表示一个连接在喷嘴后面的涡流 腔室。
图1中以纯示意的方式表示了根据本发明的用于将气态介质加入 流体中的装置，该装置包括一个泵5，泵5通过入口管路将流体泵入 第一涡流腔室2中。臭氧发生器或臭氧源7的吸入管道6通入接在涡 流腔室2后面的喷射器3中。在喷射器3中形成的负压将气体吸入或 带入流体中。通过产生涡流，尽可能地在连接在喷射器3后面的第二 涡流腔室4中对气体和流体进行混合。只是示意性地表示了出口管路 8。
图2中详细表示了设置在喷射器3前面的第一涡流腔室2。该涡 流腔室2被制成管状，具有入口9和出口15，最好是具有环形横截面， 但是管子的内部形状轮廓与圆柱形相去甚远。涡流腔室的纵轴线以z 表示，用箭头表示介质的流动方向。
主要是一个内部横截面的变窄部分12，这个变窄部分12在流过 的流体中形成松散的涡流。从图2可以看出，沿着涡流腔室由各个横 截面波浪形构成内部形状。
在变窄部分12的区域中内部形状还象一个突起并且是一个钟形 曲线。所示最佳实施方式中的涡流腔室2具有一个波浪形的轮廓，该 轮廓由两个波峰10，12构成。在对称的结构中，在剖面的上半部中 各个相同的部分是一个围绕着纵轴线对称表示的波峰。在两个波峰 10，12之间是一个波谷11，波谷11在管子横截面中具有一个局部的 最大值，在该凹陷部分处的横截面最好是小于涡流腔室入口处的横截 面，最好是在55％至80％之间，在所示实施例中大约是入口处的65％。
用10b，12a，和12b表示曲线的拐点。下面将沿用这种表达方式， 尽管这些附图标号实际上涉及环形的(螺旋)线，这些螺旋线表示的 是内衬构成的表面A的从正到负的曲率。波峰相对于其侧面必须是非 对称设置的。这样就可以使拐点10b，12a，和12b中的斜度不一样。重 要并且也是本发明与现有技术的区别是涡流腔室的内横截面在波峰 的区域中以连续地减小的方式达到最小，然后再以连续的方式展宽。
在变窄部分12处的横截面最好比入口横截面的大约25％小，尤 其好的是比10％小。根据涡流腔室的其它区域的结构有利的是：将横 截面减小到小于入口处横截面的5％，在图示实施例中例如大约为 2.5％。横截面的大小尤其取决于介质，因为涡流的形成在很大程度上 受粘度的影响。这个数据涉及到横截面积，而不涉及半径或直径。
如图所示，横截面沿着整个涡流腔室的变化不是断断续续的，而 是连续的。在拐点12a，12b的区域中表面A的特征曲线相对于纵轴线 z的斜率最好在35°至55°之间，最好是象图示的那样为45°。
沿着流动方向看在变窄部分12之前的变窄部分10保证了大于变 窄部分12的过流断面，最好是大7至13倍。这个过流断面最好是比 入口处横截面的大约50％小，尤其好是比大约30％小，在最佳实施例 中是25％。构成变窄部分10的波峰比较平，因此在拐点处相对纵轴 线z的斜度比较小，以至于拐点10b相对入口9的距离大于拐点 12a，12b之间的距离。在拐点10b处(向着入口处没有拐点)表面A 相对纵轴z的斜度最好小于35°，尤其好的是小于大约20°。在入 口区域中的起始斜度最好在35°至55°之间。在图示实施例中其大 约为45°。
在一个最佳实施例中，变窄部分12位于涡流腔室2的中间区域 中，而变窄部分10直接位于入口区域之后并且从入口9看位于涡流 腔室的三分之一处。
如图2所示，在变窄部分或凹陷部分所在的区域中，由曲率半径 r10，r11，r12大致描绘出涡流腔室的内轮廓。其中，第一波峰10的 曲率半径r10和那个第一凹陷部分的曲率半径比波峰12的曲率半径 r12大两倍以上。
涡流腔室2的内表面A--也就是那个三维曲面--限定内轮廓或构成 涡流腔室。这个曲面没有间断、台阶、开裂和棱角，因此从数学的角 度看是一个连续微分函数。
将涡流腔室的横截面最小化的变窄部分的上述根据本发明的结 构形成了所期望的上述的涡流，基本上不会对介质流造成阻碍，这样 就可以避免在变窄部分之前和之后的区域中的压力差。
在流动方向上紧接着变窄部分12是一个展宽区域，该区域以一 个基本恒定的横截面积过渡进入区域14中，并且直至出口15再进入 一个展宽14中。上述基本恒定的横截面最好是在入口横截面的35％ 至55％之间，尤其是大约45％。
在入口区域9中，流入介质的速度会根据其粘度降低大约7％左 右并且在第一变窄部分10的区域中收到控制。利用后续的横截面在 凹陷部分12的区域中的展宽，将拉长介质分子以及分子团并且分子 和分子团之间的间隔也被加大。介质流的速度基本上与横截面变大成 比例地下降。通过在两个变窄部分10和12之间的横截面的变化产生 强烈的向内旋转的涡流。如开始时所说的那样，这将导致：分子团松 散，尤其是在固体材料和溶解材料之间。有的时候也可以出现一种机 械的材料分割。在凹陷部分之前和其所在的区域中有一种强大的管壁 摩擦和小涡流，这些是在变窄部分12的区域中或在其之前就已经产 生的。由于介质中所含的因涡流而在空间上强烈变化的颗粒浓度以及 介质流中重心的偏移会使得介质围绕流线轴旋转。扭转和在变窄部分 12之后的区域中产生的膨胀导致介质结构发生变化，以至于在具有恒 定截面的区域和紧接其后的展宽处中对将要氧化的材料的机械分离 达到60％。在变窄部分12和出口15之间的区域中在涡流腔室的壁上 同时还有一种涡流回授，这种回授明显地促进了机械分离。
如此制备的介质为在后面的喷射器中的优选分压提供了最佳前 提条件。
介质流涡流腔室的从入口9至出口15的流速取决于入口横截面、 介质粘度、入口侧所产生的流速水头和所要求的气体量(因此还有喷 射器中的负压)。涡流腔室的精确尺寸还取决于所谓的雷诺数Re的 大小，即粘度ρ，流速v，粘滞性η和管子直径L(Re＝ρLv/η)。 对于管内流动而言，在雷诺数大约为2300的时候开始出现从层流到 涡流的转换，但是在这种情况下就必须考虑总体结构了，以便实现一 个本发明的最佳实施方式。
下面将根据附图3详细描述一个喷射器的最佳实施方式。喷射器 3的入口区域16中的横截面基本上与第一涡流腔室2的出口横截面对 应。介质将以预定的压力经过最好是圆锥形变窄部分的通道17到达 喷嘴18。喷嘴18的大小一方面取决于压力或流体的流速，另一方面 取决于在喷嘴开口区域中要达到的真空度。由气体输送的介质是确定 喷嘴横截面尺寸的基础。喷嘴最好能够在水平方向上运动，例如通过 螺纹。必须根据介质粘度来选择横截面，因为从喷嘴出来的出口速度 对于所产生的真空度大小而言是具有决定性意义的。为了实现气/液过 渡步骤中的优选分压，应该达到大约-0.4至-0.6巴的真空。喷嘴相对 于限定气体入口6边缘的点19的旋入深度也是按照真空度大小的要 求而定。这样可以适应各种介质。通过气体入口6将臭氧-空气混合 物抽出，接着与介质连接，从而直接进行氧化。
在喷嘴之后于区域20中又是一个喷射器的展宽部分，例如一个 锥形的喷射器展宽部分，其后面是一个横截面恒定的区域21。喷射器 出口用22表示。
图4表示一个在流动方向上位于喷射器之后的第二涡流腔室4的 最佳实施方式。与第一涡流腔室2类似的方式，涡流腔室4也具有一 个内轮廓，这种轮廓至少限定了一个局部的横截面变窄部分并且具有 倒圆的形状。
从喷射器3到涡流腔室4的过渡区域中设有一个不连续的横截面 限界，其中产生一个强大的涡流阻力，这种涡流阻力会非常有效地缩 短路径。
象涡流腔室2一样，涡流腔室的内轮廓在平行于管子轴线的截面 中具有波浪形状。最佳实施方式包括在一个波浪形的轮廓中有三个波 峰25，27，30和三个波谷24，26，29。如图4所示，内轮廓的纵轴 线z相对水平线稍稍向上倾斜，由此混合物抵抗重力稍微向上运动。 这种措施将大大地抵消由于颗粒的沉降而引起的不均匀性，因为在波 浪形轮廓上将重新产生涡流。从图4可以明显看出，波峰相对于其侧 面在流动方向上总是不对称的，换句话说，在波峰的两个转折点中的 斜度不同。转折点25a，27a，30a的斜度沿流动方向增加，而在转折 点25b，27b，30b处的斜度减小。上述转折点25a，27a，30a位于波 峰25，27，30面向入口的面上，而转折点25b，27b，30b则是位于 面向出口的面上。前者有一个几乎与管子轴线垂直的角度。
利用涡流腔室的这种结构，尤其是波峰的不同类型的结构可以形 成各种不同大小的涡流。内轮廓的倒圆外形与沿着整个涡流腔室围绕 管子轴线的区域中连续地形成贯通(即可以从其一端看到另一端)的 流体横截面这个事实一起对于入口和出口之间的压力降起到非常好 的作用，因为介质不会停止或基本上不会停止，就象现有技术那样通 过具有倒圆的横截面的变窄部分的折流板那样的情况，而是仅仅是越 过边缘促进形成一种环绕的涡流。
在垂直于管型涡流腔室的长轴的截面中，横截面最好是圆形的， 但在本发明的精神范围内也可以稍稍有一些偏离，例如是椭圆形的或 具有在角部区域中具有倒圆的多角形的横截面。很显然，也可以稍稍 偏离涡流腔室的轴对称的内轮廓。在这种情况下，在与长轴平行的横 截面中两个波峰不会精确地重叠，而是相互稍稍错开。经管如此，还 是可以设想这样一种内轮廓，该轮廓依照其波峰至少在一个局部区域 中沿着涡流腔室是螺旋形连续的。利用这种回转对称的偏移可以给介 质一种附加的所希望的扭转。
依然从图4可以看出，在其最大值区域中限定波峰的曲率半径在 向着出口15的方向上减小，由此从平缓的波峰变到弯曲的波峰。这 将使内轮廓向着出口15形成一个比较尖锐的轮廓，但依然有倒圆的 形状。这将随着波谷的曲率半径产生。在用平缓的轮廓生成宽阔的涡 流时，可以用强烈弯曲的结构一直保持或激活小的涡流。
下面将对优选实施方式做近似的描述，而不涉及上面已经叙述过 的内容。
涡流腔室4的入口区域23的横截面比喷射器3的出口横截面22 小。接着，在横截面上的扩径直至过流面积局部最大处24，最大处 24之后是一个局部变窄部分25。这个涡流腔室总体上具有三个局部 变窄部分25，27和30，其中分别具有三个扩宽或扩展24，26和29， 它们具有局部最大的横截面。在弯率中的相应的转折点，也就是在那 里两个表面特征的微商为零的地方，分别以25a，25b，27a，27b，30a 和30b表示。
在变窄部分25，27和30处的横截面基本上是同样大的并且最好 是凹陷部分之一处的最大横截面的20％至40％，尤其好的是30％。凹 陷部分处的横截面也基本上是一样大的。入口处的横截面最好大约是 管子最大横截面的15％至30％。
在中间变窄部分27和其后的凹陷部分29之间是一个横截面基本 不变的区域28。从出口侧的变窄部分30至出口31横截面再次稍稍展 宽。涡流腔室4的内轮廓也是倒圆的并且从数学意义上讲内表面A是 一个连续微分函数。
以基本恒定的横截面替代区域28，也可以形成一种微小的或平的 最大值。本发明的特征--即在至少两个波峰10，12，25，27，30的面 向入口9，23的侧面上的转折点12a，25a，27a，30a处，相对纵轴线 z的倾斜向着出口15，31的方向变大--并不排除这种结构。并不需要 所有波峰都满足这个条件，而只是要求至少两个波峰即可，在此并不 要求这两个波峰是直接相邻排列的，例如甚至可以是在两个波峰之间 的一个稍稍凸出的最大值。
在入口区域中的起始斜率-相对与管子纵轴z-大约是50°。转 折点25a处的斜率最好在25°至45°之间，尤其好的是大约36°； 转折点25b处的斜率最好在30°至50°之间，尤其好的是大约40°； 转折点27a处的斜率最好在55°至70°之间，尤其好的是大约65°； 转折点27b处的斜率最好在10°至20°之间，尤其好的是大约15°； 转折点28b处的斜率最好在15°至35°之间，尤其好的是大约27°； 转折点30a处的斜率最好在80°至90°之间，尤其好的是大约90°； 转折点30b处的斜率最好在5°至20°之间，尤其好的是大约11°。
在区域20和出口22之间的喷射器20中短暂的预氧化后，将会 释放介质的压力(必要的分压范围)，这样通过合适的出口横截面22 可以将处于氧化作用中的介质输送到涡流腔室。涡流腔室的任务就是 缩小氧化作用的长度，最终缩小设备的技术结构。在喷射器3的过渡 区域以及涡流腔室4的入口处有一个横截面突然窄的地方，在此产生 强烈的涡流，这种涡流将使得在相应的结构下长度明显短了。
在入口23和第一变窄部分25之间由气体加载的介质经历一个反 向涡流，从而使得氧化作用时间更短。利用第一变窄部分25和涡流 腔室出口之间的距离对介质进行加速，继续使其紊流化并且再反向紊 流。与现有技术相比，在这个区域上的造型产生提高50％的气体输送。 涡流腔室的壁会通过上述造型而产生介质材料的适宜流动的氧化作 用。
本发明并不局限于上述实施方式。已经看到，为了明显提高这种 装置对于氧气浓缩度的效率，在根据本发明的结构的各个涡流腔室中 作为波峰而言一个单独的变窄部分已经足够了。此外，对入口侧泵功 率的要求也明显降低。也就是说，通过连续的横截面变窄部分或展宽 介质流在通过涡流腔室的时候几乎不受阻碍，经管引发了很强的松散 的紊流。利用变窄部分的数量和各个转折点的特殊结构可以进一步优 化根据本发明的装置的效率，这些是由优选实施方式展示的。