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stellten, für den Antrieb notwendigen Mindestdruck übersteigt.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auffangen von Fluiden gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4.
Derartige Fluide können durch Gärung oder andere Prozesse, in einem schwereren, flüssigen bis breiartigen Medi um, beispielsweise einem Substrat, entstehen oder frei werden.
Bekanntlich entsteht aus einer organischen Substanz, wie sie auch als Abfälle in Abwässern, Fäkalien oder Jauchen vorkommen, durch anaerobe Gärung ein brennbares Gasgemisch, das sogenannte Faul-, Klär- oder Biogas Will man es nützlich verwenden, muss es aufgefangen werden. Bis heute werden dazu Kessel, spezielle Gärräume oder eine Art Gasometer verwendet.
Die, insbesondere auf Bauernhöfen oder bei anderen Viehstallungen, vorhandenen Fäkaliengruben, oft auch als Jauche- oder Güllentrog bezeichnet, eigneten sich zum Auffangen dieser nutzbaren Gase bisher nicht. Das Um- oder Ausbauen in eine herkömmliche Gas-Gewinnungs-Anlage ist meistens unwirtschaftlich und mit Nachteilen behaftet, wie sie beispielsweise auch durch die Volumen- und Niveau änderungen der Jauche im Behälter entstehen, wie sie insbesonders dann vorkommen, wenn die Anlage nach dem Speicher- oder Wechselbehälter-System gebaut ist.
Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine Möglichkeit zu schaffen. die insbesondere erlaubt die nutzbaren Gase ohne Beimischung umgebender Luft auch aus einer vorhandenen herkömmlichen Fäkaliengrube zu gewinnen, in der sich in den meisten Fällen das Niveau der Gärmasse während des Betriebes beträchtlich ändert.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit dem Verfahren gemäss Anspruch 1 und einer Vorrichtung gemäss Anspruch 4.
Besondere Verfahrensdurchführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 und 3, besondere Vorrichtungausführungsformen in den Ansprüchen 5 bis 20 aufgeführt.
Kann die Auffangvorrichtung einen grösseren Betriebsdruck leisten, als notwendig, so kann sie unter Umständen innerhalb dieser Druckdifferenz, in beschränktem Masse als Reservoir verwendet werden, dies unter Umständen auf Kosten der Substrat-Füllmenge.
Natürlich können solche erfindungsgemässe Auffangvorrichtungen auch für solche Fälle gebaut werden, wo die spezifischen Gewichte der beteiligten Medien anders sind und zueinander kleinere Differenzen aufweisen als beim ursprünglichen Zweck; der Biogas-Gewinnung. So ist es beispielsweise auch denkbar, Öl aufzufangen, das in Wasser oder einem anderen Medium aufsteigt.
Der Anwendungsbereich einer erfindungsgemässen Auffangvorrichtung ist für die verschiedensten Prozesse in Industrie, Gewerbe und Landwirtschaft, wie auch zum Auffangen von Gas und Öl in Gewässern wie Meer gedacht, wo flüssige oder gasförmige Fluide aus einem schwereren flüssigen bis breiartigen Medium aufgefangen werden sollen.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt und deren Wirkungsweise und Funktion aufgezeigt:
Figur 1 Auffangvorrichtung in schräger Schwimmlage, mit eingezeichnetem Metazentrum, Schwerpunkt und Auftrieb; zur Erklärung, warum sie statt umzukippen in die normale Schwimmlage gedrängt wird;
Figur 2 - 10 Auffangvorrichtungen in normaler Schwimmlage;
Figur 2 erzeugt den Betriebsdruck durch ihr Gewicht und hat Öffnung im Rand für Abkippsicherung;
Figur 3 Auffangvorrichtung geführt. mit Rührwerk und Rückschlagventil versehen. auffangender Hohlraum wird gebildet durch zwei voneinander unabhängigen Kragen: oder Ränder;
Figur 4 Auffangvorrichtung aus flexibler Haut mit aufblasbarer formgebender Kammer:
Figur 5 hautförmige Auffangglocke an geführten Bojen befestigt.
Leitplanke zum Umlenken des aufsteigenden Mediums;
Figur 6 mit Kufen und mehreren auffangenden Hohlräumen. ein auffangender Hohlraum ist in Kammer unterteilt dargestellt, deren austauschbarer Inhalt das Gewicht der Auffangvorrichtung beeinflusst;
Figur 7 auffangender Hohlraum mündet in Kammer. deren vertauschbarer Inhalt das Gewicht der Auffangvorrichtung beeinflusst;
Figur 8 biegsame Auffangvorrichtung mit vielen auffangenden Hohlräumen: Fluid abgesaugt: Unterdruck in der Leitung
Figur 9 + 10 Varianten. wie Auffangvorrichtungen zusammengekuppelt werden können, Figur 10 mit Verbindungselement als Auftriebskörper entsprechend Figur 11+12;
Figur 11 + 12 Verbindungselement zum fixieren mehrerer schwimmender Auffangvorrichtungen. das zwischen den Vorrichtungen aufsteigende Medium wird damit in einen auffangenden Hohlraum gelenkt.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Auffangvorrichtung 10. umfasst einen ringsherum angeordneten Schwimmkörper 11. der mit einer abdichtenden Abdeckung 12 versehen ist und den auffangenden Hohlraum 14a bilden, welcher in die Leitung 13 mündet.
Die Figur 1 zeigt die Auffangglocke 10 in einem Behälter 15 in instabiler, schräger Schwimmlage. die entstehen kann, wenn sie durch eine kürzere Öffnung der Behälterabdeckung 16, in das schwerere Medium G2 eingeführt wird. Sie kann nicht versinken, weil sie, dank dem Schwimmkörper 11, im Ganzen leichter ist. als das gleiche Volumen des durch Eintauchen zu verdrängende Medium G2. Der Auftrieb greift am eingetauchten Formschwerpunkt W an und ist in seiner Kraftrichtung A eingezeichnet. Er dreht die Auffangglocke bis die Auftriebskräfte beidseits des Schwerpunktes gleich sind, was in der normalen Schwimmlage zutreffen muss.
Die Auftriebskräfte und der Schwerpunkt sind bei der erfindungsgemässen Vorrichtung so dimensioniert, dass bei der vorkommenden schrägen Schwimmlage das Metazentrum (M) über dem Schwerpunkt (S) liegt. soll sie bei vorkommender schräger Schwimmlage statt umzukippen. in die normale Schwimmlage gedrängt werden. Das Metazentrum ist der Schnittpunkt der vertikalen Auftriebsrichtung A mit der. durch den Schwerpunkt S gezogenen Schwerkräfte Symmetrieachse B¯B. Würden die Sink- und Auftriebkraft gebenden Mittel so angeordnet. dass bei einer vorkommenden Schräglage. das Metazentrum unter dem Schwerpunkt zu liegen käme. so würde die Auffangvorrichtung durch das schwerere Medium G2 nicht in die normale Schwimmlage gedreht. sondern auf die falsche Seite kippen. - die Leitung wäre dann unten und der Rand oben.
Die Figur 2 zeigt die Auffangvorrichtung 10 in die normale Schwimmlage gedreht. In dieser Lage ist die Funktion gewährleistet; das aufsteigende Fluid Gl gelangt in den auffangenden Hohlraum 14a: der Schwimmkörper 11 taucht rundherum tiefer als mögliche Wellentäler in das abdichtende Medium G2 sodass das eingeschlossene Fluid Gl nur durch die Leitungsmündung 14 in die Leitung 13 abfliessen kann. Sie schwimmt stabil. weil die Auftriebsmomente in je der durch den Schwerpunkt gehenden Schwerkräfte-Symmetrieebene beidseitig des Schwerpunktes gleich sind.
Schwimmt sie stabil in unzulässig grosser Schräglage, so sind die Sink- und Auftriebskraft gebenden Mittel falsch dimensioniert oder angebracht.
Wird die Abdeckung 12 beispielsweise zur Leitungsmündung hin konisch ansteigend geformt, so kann hinsichtlich der Abfliessfähigkeit eine grössere Schräglage toleriert werden, weil die Leitungsmündung 14 durch das schwerere Medium (G2) nicht so leicht abgesperrt wird.
Eine grosse Schräglagen-Toleranz ist auch dann möglich, wenn das aufgefangene Fluid (G1) abgesaugt wird. In diesem Fall genügt es nämlich. wenn der Schwimmkörper 11 nicht so tief in das schwerere abdichtende Medium G2 eintaucht, weil dann der Atmosphärendruck die Auffangvorrichtung wegen des Unterdruckes im auffangenden Hohlraum in das Medium G2 drückt.
Wenn das leichtere Fluid (Gl) aufsteigt, aber nicht abfliessen kann, so nimmt das eingeschlossene aufgefangene Fluid (G1) immer mehr Raum ein. Der steigende Gasdruck presst auf seiner ganzen Fläche die Vorrichtung nach oben, sodass Mass F grösser wird. Die Auffangvorrichtung wird dadurch aus dem Niveau 19, des schwereren Medium G2, steigen; dadurch wird der auf die Schwimmkörper 11 wirkende Auftrieb kleiner. Das dadurch frei werdende Gewicht der Auffangvorrichtung drückt das eingeschlossene Fluid G1 um das Mass E in das schwerere Medium G2. Das Mass E mal die Differenz der spezifischen Gewichte G2-G1 pro m2 ergibt den auf den eingetauchten Formschwerpunkt wirkende Auftrieb/m2. Dieser Auftrieb wird immer grösser und greift immer tiefer unten an.
In dieser Situation sinkt der Angriffspunkt des Auftriebes unter den Schwerpunkt, sodass die Auffangvorrichtung sich in einer labilen Schwimmlage befindet, bei der sie in eine Schräglage kippt.
Sie schwimmt dann noch in normaler Schwimmlage, weil sie noch funktionsfähig ist. Zumindest aber, ist damit der Zeitpunkt vorverlegt, bei dem das aufsteigende Fluid (Gl) unter dem Rand hindurch entweichen wird. In anderer Figur ist deshalb der Schwerpunkt möglichst tief gelegt dargestellt und beschrieben.
Natürlich kann die Auffangvorrichtung durch das leichte Abkippen nicht umkippen, weil das Metazentrum über dem Schwerpunkt liegt. Sobald der Gegendruck in der Leitungsmündung nachlässt, kann das aufgefangene Medium wieder durch diese hindurch abfliessen. Die Auffangvorrichtung schwimmt dann wieder waagrecht.
Darf diese leichte Schräglage nicht vorkommen, beispielsweise wegen der Gefahr des Verkantens in einem Behälter, oder darf ein höherer Druck nicht vorkommen, so muss dafür gesorgt werden, dass das Mass F bezugsweise C den kritischen Wert K nicht erreicht. Dies kann durch die angedeutete Öffnung 18 erreicht werden. Sobald das vorrichtungsinterne Niveau 19a des schwereren Mediums die Öffnung erreicht, so entweicht das aufgefangene Fluid G1 durch diese hindurch, bis das Niveau 19a diese wieder verschliesst.
An Stelle der Öffnung 18 kann auch der untere Rand des Schwimmkörpers stellenweise auf das entsprechende Niveau 17 hochgeführt werden. Diese Ausführung hat auch die Funktion eines Überdruckventils; wird sie beispielsweise an einem inneren Rand (31) angebracht, könnte der Überdruck leichter durch eine angeschlossene Leitung an einen gewünschten Ort geführt werden, als am äusseren Rand.
Darf Fluid G 1 sich nicht auf dem Niveau 19 des schwere- ren Mediums G2 ansammeln. zum Beispiel, weil sich dann ein explosives Gasgemisch bilden könnte. so kann auch ein entsprechend eingestelltes Überdruckventil zum Beispiel auf der Auffangvorrichtung oder am Sammelbehälter angebracht werden, das es erlauben würde, den Überdruck an einen sicheren Ort zu leiten.
Eine in Bezug auf den Betriebsdruck optimal ausgenützte Bauhöhe wird durch zweckmässiges Dimensionieren des Gewichtes erzielt und zeigt sich in annähernder Identität der Masse E und F über den ganzen Bereich des erzeugbaren Betriebsdruckes. Dies setzt auch voraus, dass Mass E und F gleichzeitig max. null ist. Eine solche Bauweise hat auch den Vorteil, dass die Auffangvorrichtung, wird die Leitung 13 geöffnet, alles aufgefangene Fluid G1 aus dem auffangenden Hohlraum presst.
Wird die Vorrichtung beispielsweise so in das schwerere Medium eingeführt, wie dies in Figur 1 dargestellt ist, so wird Medium G3, beispielsweise Luft, in den auffangenden Hohlraum eingeschlossen, wenn sie sich in die normale Schwimmlage abdreht. Bei obgenannter Bauweise würde beim Einbau zuerst diese Luft ausgepresst, anschliessend könnte dann die Leitung an den Sammelbehälter angeschlossen werden, sodass keine explosionsfähigen Gasgemische gelagert würden.
In Figur 3 ist ein oben offener Behälter 21 dargestellt, in dem eine Auffangvorrichtung 20 auf dem Medium G2 schwimmt. Die Auffangvorrichtung überdeckt mit geringem seitlichem Spiel die volle Fläche des Mediums G2. Sie hat die Form einer starren nach unten offenen Kiste 24, in deren Innern Schwimmkörper 22 angebracht sind, die als geschlossene Hohlkörper ausgebildet sind. Es ist auch möglich, Schwimmkörper aus Holz oder aus geschäumten Stoffen zu verwenden, sofern diese gegen die beteiligten Medien resistent sind.
Die Kistenwandung ist unten mit angeschrägtem Rand 35 versehen, um die mit einer Führungsstange oder gespanntem Seil 23 durchsetzte Öffnung 33 aufnehmen zu können, und gleichzeitig das im Bereich des für die Führung beanspruchten Abstandes aufsteigendes Fluid, in den auffangenden Hohlraum zu lenken.
Auf der Abdeckung 25 ist ein Motor 26 angebracht, der ein Rührwerk 27 treiben kann. Ferner ist auf der Abdeckung 25 ein Rückschlagventil 29 und darunter ein Sieb 30 angebracht. Der Dom 28 und das Sieb 30 unter der Leitungsmündung sollen verhindern, dass die Leitungsmündung verstopft wird.
Die Antriebswelle des Rührwerkes durchsetzt eine Öffnung 36 in der oberen Abdeckung 25, die von einem Kragen oder Rand 31 umgeben ist und mindestens bei normaler Schwimmlage bis unter das Niveau des vorrichtungsinternen Medium G2 reicht, um zu verhindern. dass das unter Druck befindliche aufgefangene Fluid (G 1) durch die Öffnung entweichen kann.
Die Blende oder Manschette 34 lenkt das gegen die Öffnung 36 aufsteigende Fluid (Gl) in den auffangenden Hohlraum. Sie ist besonders dann einzubauen, wenn die Öffnung oben nicht gut abgedichtet werden kann, beispielsweise dann, wenn sie so weit gemacht wird, dass man statt ein fest eingebautes Rührwerk. ein nur bei Bedarf einzuführendes verwendet, das unter Umständen zeitweilig gegen eine Pumpe vertauscht wird. Die Manschette ist besonders in diesem Fall aus einem elastischen Material, welches durch die engere Öffnung gezogen werden kann.
Es ist auch möglich den Motor oder die Pumpe über dem Behälter 21 zu befestigen und die Auffangvorrichtung 20 dem sinkenden oder steigenden Niveau folgend. dem stationären Saugrohr oder Rührwerkantrieb entlang führen zu lassen. Würden mehrere solche Öffnungen 36 gleichzeitig mit solch einem Rührwerkantrieb oder Saugrohr geführt, so könnten sie die Führungsmittel 23, 33 ersetzen. Die Füh rungsmittel verhindern ein allzustarkes Schwanken oder gegen die Wand schlagen. was durch diese Rührwirkung unter Umständen möglich ist. Wenn das Rührwerk in Betrieb gesetzt wird, können sich Wellen bilden, die das aufgefangene Fluid (Gl) eher unter dem Rand hindurch entweichen lassen. Deshalb muss der sogenannte Kistenrand, entsprechend dem vorkommenden Wellengang, tiefer gebaut werden.
Hier ist die Auffangvorrichtung unten mit einem Gewicht 32 versehen, das den Schwerpunkt S unter den Kistenrand verlegt. Bei dieser Schwerpunktlage ist bei grösstmöglichem Gasdruck die normale Schwimmlage stabil, auch dann, wenn das aufgefangene Fluid G1 bei stillgelegtem Rührwerk unter dem Rand hindurch entweicht.
Das Rückschlagventil verhindert, dass das gelagerte Fluid (G1) im nicht dargestellten Sammelbehälter, beispielsweise eines Ballons oder Gasometers, sich durch ein Leck in der Auffangvorrichtung entleeren könnte. Natürlich könnte das Rückschlagventil auch an anderer Stelle, zum Beispiel beim Sammelbehälter, in die Leitung eingebaut werden. Bei Anwendung mehrerer Auffangvorrichtungen nebeneinander, kann das Rückschlagventil auch bei jeder Einmündung in eine andere Leitung angeordnet sein.
An Stelle der Schwimmkörper 22 ist der Auftrieb durch das aufgefangene Fluid Gl sichergestellt, indem in die Abfuhrleitung ein Überdruckventil eingebaut ist, welches nur jenes aufgefangene Fluid G1 aus der Auffangvorrichtung entlässt, welches für den Auftrieb keine Verwendung findet.
Es ist auch möglich, eine Auffangvorrichtung 40 ganz aus einer flexiblen Folie oder Haut 45 herzustellen, wie sie in Figur 4 dargestellt ist. Die Schwimmkörper 41 sind als aufblasbare Teile ausgebildet. Damit diese tief genug in das Medium G2 eintauchen, ist hier eine mittlere Blase 42 angebracht, die mit einem Sinkkraft gebenden Mittel, zum Beispiel Wasser, gefüllt ist.
Die Schwimmkörper 41 und/oder die Blase 42 können auch teils mit Auftrieb gebenden und teils mit Sinkkraft gebenden Mitteln gefüllt sein. Sie können auch mit horizontalen und/oder vertikalen Schotten in weitere Kammern unterteilt sein, die wie die Schwimmkörper 41 je nach Bedarf gefüllt werden können.
Die Form der Schwimmkörpers ist unten so gemacht, dass praktisch die ganze von der Auffangvorrichtung bedeckte Fläche den auffangenden Hohlraum bildet. Um die Form der Auffangvorrichtung auch bei grösserer Belastung relativ stabil zu halten, sind die Bänder oder Seile 44 angebracht.
An Stelle der Blase 42 könnte auch nur eine Mulde gebaut sein, die ein Gewicht, beispielsweise in Form von rieselfähigem Sand, aufnehmen kann. Die obere Verbindungsfläche oder Haut 43 kann auch nur dazu dienen, dass kein Schmutz als zusätzliches Gewicht in die Mulde gelangt, wo er nicht gut entfernt werden könnte. Gerät Schmutz unter
Umständen auf die obere Verbindungsfläche 43, so kann er beispielsweise mit Wasser weggespült werden.
Eine auf diesem Prinzip aufgebaute Auffangvorrichtung könnte noch leichter und einfacher gestaltet sein, wenn man das aufsteigende Medium absaugen würde. Mulde und/oder
Blase wären dann unter Umständen unnötig. Ein solcher
Aufbau der Auffangvorrichtung hat den Vorteil, dass sie in leerem, schlaffem Zustand durch eine kleine Öffnung im Be hälter eingebracht und dann erst gefüllt werden kann.
In Figur 5 ist ein Behälter 51 mit eingebauter Auffang vorrichtung 50 dargestellt. Die Auffangglocke 52 besteht aus einer flexiblen Folie oder Haut 53, die im Bereich der Lei tungsinündung 55 eine Dom-förmige Ausbildung hat. Der auffangende Hohlraum 63 der Auffangglocke 52 bildet sich dadurch, dass sie auf einem, auf dem schwereren Medium
G2 schwimmenden Rost 56 liegend, das Medium G2 über deckt und mit ihrem Ende 57 in das abdichtende schwerere
Medium G2 taucht, und dort an Bojen 58 befestigt ist.
Die Bojen sind an im Behälter angeordneten Führungselementen geführt, damit die Auffangfläche in der gewünschten Form bleibt, oder einer sich ändernden Form der Auffangfläche anpasst, wie dies beispielsweise dann vorkommmen kann, wenn der Behälter, in dem das Niveau sinkt und steigt, einen trapezförmigen Querschnitt oder Längsschnitt aufweist, oder wenn die Behälterwand gekrümmt oder gewellt ist. Die Boje rechts ist durch eine sie durchsetzende Säule 59 geführt.
Die Boje links ist hier mit einer Teleskopsäule 60 geführt; sie kann deshalb durch die Auffangglocke überdeckt werden, und in dessen Hohlraum untergebracht sein. Dies hat den Vorteil, dass die Auffangglocke mit ihrem Rand nahe der Behälterwand entlang geführt werden kann. Die Boje rechts ist mit einer Leitplanke 61 versehen, die das zwischen Behälterwand und Auffangglocke aufsteigende Fluid G1 in den auffangenden Hohlraum 63 lenkt. Das aufsteigende Fluid Gl sammelt sich unter der Folie 53 an, sodass sie eine neue Form 53a erhält. Vorausgesetzt ist natürlich ein Gegendruck in der Leitung 64. Das zunehmend mehr Volumen beanspruchende Fluid Gl zieht die Bojen aus dem schwereren Medium G2. Die Bojen verlieren dadurch zunehmend Auftrieb und erzeugen den Betriebs- bezugsweise Förderdruck.
Die Bojen sind so dimensioniert und angeordnet, dass durch sie die Auffangglocke immer in normaler Schwimmlage stabilisiert getragen wird.
Die Haut 53 der Auffangglocke 52 könnte auch selbst schwimmend gemacht sein, um den schwimmenden Rost zu eliminieren.
Es ist auch denkbar, eine relativ starre Auffangglocke in ähnlicher Weise an solchen Bojen zu befestigen.
Bei diesem Behälter wäre es auch vorteilhaft, die Auffangglocke wärmeisolieren zu machen, damit die im Fluid (G1) und (G2), durch die Heizung 62 vorhandene Wärme nicht so schnell entweicht.
Eine nach diesem in Figur 5 gezeigten Prinzip gebaute Auffangvorrichtung könnte sich auch sehr gut eignen für das Absaugen des aufgefangenen Fluid Gl. Sie könnte in diesem Fall viel leichter und einfacher gebaut sein. So könnte beispielsweise eine schwimmend gemachte Folie mit einem schwer gemachten Rand 57 an gespannten Seilen. an Stelle der Säulen 60, 59, geführt sein.
In Figur 6 ist eine starr aufgebaute Auffangvorrichtung 70 dargestellt, die wie eine Wabe durch Trennwände 71. 72 in mehrere neben- und hintereinander angeordnete, auffangende Hohlräume 73, 74 unterteilt ist. Die Trennwand 72 ist speziell als Gewicht gebaut. Der die Auffangvorrichtung umgebende Mantel 79 ist auf der linken Seite mit Schwimmkörper 80 und mit Kufen 87 versehen dargestellt. auf der rechten Seite ist er selbst als Kufe 88 ausgebildet. Die Kufen sollen verhindern, dass die mit dem Niveau von Medium G2 steigende und sinkende Auffangvorrichtung an der rauhen und unebenen Behälterwand hängenbleibt und aus ihrer normalen Schwimmlage gebracht wird. An Stelle der Kufen können zu diesem Zweck auch andere Mittel. beispielsweise Rollen, eingesetzt werden.
Der auffangende Hohlraum 74 ist in Kammern 74A, 74B, 74C unterteilt, die oben durch die Öffnungen 83. 84 miteinander verbunden sind; also gemeinsam in die Leitung 85 münden. Es könnte auch jede dieser Kammer für sich in die Leitung 85 münden. In diesem Fall wären die Öffnungen 83, 84 überflüssig. Dies gilt auch für andere Kammern. beispielsweise bei 74A, 73B, 73C, die hier auch gemeinsam in die Leitung 85 mündend dargestellt sind.
Die Kammer 73C mündet in eine tiefer angeordnete Ver bindungsöffnung 82. Das aufsteigende leichtere Fluid G I füllt den über der Öffnung liegenden Kammerraum 73C'. bevor es durch die Öffnung 82 hindurch zur Kammer 73A fliesst. In den Kammernraum 73C' wird das schwerere Me dium durch das leichtere von oben her verdrängt, wie bei den anderen Kammern, hier aber kann es nicht abfliessen wenn der Gegendruck in der Leitung 85 nachlässt, oder überhaupt klein bleibt, wie die Zeichnung zeigt.
Der Kammerinhalt zählt zum Gewicht der Auffangvorrichtung, deshalb ist es unter Umständen erwünscht, das aufsteigende Fluid G1 durch ein noch leichteres Medium zu verdrängen. Zu diesem Zweck mündet der Kammerraum 73C' in die Leitung 75, die an einen ausserhalb der Auffangvorrichtung gelegenen Ort führt, und dort verschliessbar, dem Ablassen, Absaugen, Austauschen unerwünschter Medien dienen kann.
So ist beispielsweise denkbar, dass Öl als Fluid G1 im Wasser aufsteigt und durch die Auffangvorrichtung aufgefangen und im Kammerraum 73C' mindestens teilweise durch Luft oder ein noch leichteres Medium verdrängt wird, um der Auffangvorrichtung den nötigen Auftrieb zu geben.
Jeder Leitungsmündung 76 ist ein Rückschlagventil 86 zugeordnet. Es verhindert, dass ein entstehendes Übergewicht auf einer Vorrichtungshälfte, über die Leitung 85 auf der anderen Seite als zusätzlicher Auftrieb wirkt. Im Vergleich mit Figur 2 kann diese Bauart bei gleicher Bauhöhe und gleicher Schwerpunktlage stabiler schwimmen und dadurch die Bauhöhe besser nutzen.
In Figur 7 ist eine Bauweise dargestellt, bei der ein auffangender Hohlraum 95 in Kammern 91, 92 mündet oder sich ausdehnt, um mit dem eingegebenen Inhalt, der mindestens zum Teil aus dem aufgefangenen Medium besteht, das Gewicht der Auffangvorrichtung zu beeinflussen; ähnlich wie Kammer 73C' in Figur 6.
In Figur 7 ist nur der Teil der Auffangvorrichtung dargestellt, welcher die Kammern 91, 92 zeigt; die gebildet sind, durch zweckentsprechend, hier gasdicht aneinander befestig- ten einfach herzustellenden Unterteil 94 und Oberteil 93.
Das Unterteil 94 bildet mit seiner Unterseite den auffangenden Hohlraum 95, der das aufsteigende Fluid G1 auffängt und oben in die Kammern 91, 92 und in die Leitungsmündung 96 führt.
Die Kammer 91, 92 enthält beispielsweise zur Beschwerang der Auffangvorrichtung Wasser 97 und als Auftriebsmittel Luft 98 und aufgefangenes Fluid G1. Das Füllen, Austauschen und Regulieren dieser Auftriebs- und Sinkkraft gebenden Mittel erfolgt durch die reversibel verschliessbare Leitung 99.
In Figur 8 ist Auffangvorrichtung 100 dargestellt. Sie kann für die Lagerung und den Transport aufgerollt und für den Gebrauch in beliebigen Grössen oder in Rastereinheiten zugeschnitten und ähnlich wie an sich bekannte teppichartige Schwimmbadabdeckungen über das schwerere Medium G2 gelegt werden.
Sie besteht aus einer etwas flexiblen blattförmigen Haut 101, die so geformt oder geführt ist, dass mehrere nebenund hintereinanderliegende, auffangende Hohlräume 103, 102 entstehen; gleichzeitig bilden sich auf der oberen Seite Mulden 104. Durch die Formgebung und die Beschaffenheit des Materials bedingt, hat sie eine gewisse Stabilität, die derjenigen eines Teppichs oder einer weicheren Matratze ähnlich ist und sich einer leichteren Wellenbewegung des gerührten Mediums G2 anzupassen vermag, andererseits aber in der auffangfähigen, funktionsfähigen Form bleibt und den Wellengang dämpft. Die auffangenden Hohlräume 102, 103 sind auf der Zeichnung mit je drei parallel verlaufenden Gie- belformen erkennbar, die hinter der Schnittebene mit je einem Verbindungstunnel 107, 108 das aufgefangene Fluid G1 zu Abfuhrleitung 105 fliessen lässt.
Die beiden auffangenden Hohlräume 102, 103 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen. Der Verbindungstunnel 107 beim rechten auffangenden Hohlraum 102 ist gleichhoch gebaut, wie die dargestellten giebelförmigen, auffangenden Hohlräume. Der linke Verbindungstunnel 108 ist tiefer angeordnet als die zu verbindenden ebenfalls giebelförmigen auffangenden Hohlräume 103A, 103B, 103C. Durch den tiefer angeordneten Verbindungstunnel 108 wird der gleiche Effekt erreicht, wie mit der Kammer 73C' in Figur 6.
Das in die auffangenden Hohlräume 103B und 103C auf steigende.Fluid Gl fliesst erst dann in den Verbindungstunnel 108 zur Leitungsmündung im Giebel beim auffangenden Hohlraum 103A, wenn der über dem Verbindungstunnel liegende Raum 103B', 103C' mit leichterem Fluid G1 gefüllt ist.
Die Abfuhrleitung 105 ist an eine Absaugvorrichtung 106 angeschlossen, die das aufsteigende aufgefangene Fluid G1 aus den auffangenden Hohlräumen 102, 103 bzw. 103A absaugt und zum Verbraucher oder Sammelbehälter pumpt.
Die Saugkraft in der Abfuhrleitung ist so eingestellt, dass das Medium G2 nicht in die Abfuhrleitung gelangt. Der Atmosphärendruck drückt die Auffangvorrichtung 100 insbesondere bei den beteiligten auffangenden Hohlräumen 102, 103A gegen das schwerere Medium G2. Dabei wirken die Mulden 104 als Auftrieb.
Damit in die Mulden 104 kein Schmutz gelangt, sind sie mit einer Verbindungsfläche oder Folie 109 überdeckt. Sie können aber auch mit einem Kunststoff ausgeschäumt sein, sowie die ganze Haut 101 aus einem Material sein könnte, das auf dem schwereren Medium G2 schwimmt; beispielsweise aus geschäumten Kunststoff, oder solchem der auf andere Weise leicht machende Hohlräume aufweist.
Die Verbindungstunnel 107, 108 können den gleichen Querschnitt haben, wie auch die auffangenden Hohlräume; also giebelförmig. Sie können auch anders geformt sein, wichtig ist dabei vor allem, dass der Querschnitt gross genug ist, um das anfallende leichtere Fluid G 1 zu schlucken. Die Verbindungstunnel sind auch als auffangende Hohlräume zu betrachten, da sie unten offen sind.
Die auffangenden Hohlräume können beispielsweise auch wie Pyramiden geformt sein, die zum Beispiel vier oder sechseckigen Grundriss haben. Zur leichteren Erklärung dieser Form kann eine handelsübliche Eierverpackung beigezogen werden.
Selbstverständlich kann auch auf diesem Prinzip eine Auffangvorrichtung gebaut werden, die selbst mit ihrem Gewicht den nötigen Betriebsdruck erzeugt. Sie muss nur entsprechend dimensioniert werden. In diesem Fall könnten die Mulden 104 mit Gewicht versehen sein. Der Auftrieb müsste dann eventuell mit einer grösseren Anzahl auffangender Hohlräume nach dem Prinzip des tiefer liegenden Verbindungstunnels 108 kompensiert werden. Die Bauhöhe bzw.
die Giebelhöhe müsste in diesem Fall auch grösser sein, als es für das Absaugen notwendig wäre.
Durch Aneinanderkoppeln mehrerer Auffangvorrichtungen können auch grössere Flächen überdeckt werden, um das leichtere Fluid aufzufangen; beispielsweise auch zum Auffangen von Moorgasen.
In Figur 9 ist angedeutet, wie man mehrere Auffangvorrichtungen 110 aneinander koppeln kann. Die oben offenen Rinnen 111 untergreifen jeweils den Rand und/oder den Schwimmkörper einer benachbarten Auffangvorrichtung.
Diese Verbindungsart hat den Vorteil, dass aufsteigendes Fluid G1 nicht zwischen den nebeneinanderliegenden, miteinander verbundenen Auffangvorrichtungen entweicht, sondern in einen oder beide benachbarten auffangenden Hohlraum gelenkt wird.
Beispielsweise kann eine viereckige Auffangvorrichtung 110 mit zwei solchen Rinnen versehen sein, die aneinander angrenzenden Seiten angebracht sind. Analog wären dann bei sechseckigen Vorrichtungen drei aneinander angrenzende Seiten mit solchen Rinnen 111 versehen.
In Figur 10 sind in einem Behälter 123 mehrere Auffangvorrichtungen 120, 121, 122 mit Verbindungselementen 124.
125 auf einen bestimmten Abstand fixiert zusammengekoppelt dargestellt. Die Verbindungselemente haben auch die Aufgabe, das zwischen den benachbarten Auffangvorrichzungen aufsteigende Fluid G 1 in die eine oder beide Auffangvorrichtungen zu lenken. Das Verbindungselement 124 ist derart mit Auftrieb gebenden Mitteln versehen, dass es mithilft, die Auffangvorrichtung 120, 121 in normaler Schwimmlage zu tragen. Die Auffangvorrichtung 120 ist links mit Schwimmkörper 126 versehen und hat im Wirkungsbereich des als Rinne gebauten Verbindungselementes 124 keine auftriebgebende Mittel.
Das Verbindungselement 125 ist auf der linken Seite mit Nocken 127 versehen. Die Nocken 127 sind als Schwimmkörper gebaut, die mithelfen, die Auffangvorrichtung 121 in der normalen Schwimmlage zu tragen.
Die Auffangvorrichtung 122 entspricht im Prinzip der Figur 7 und enthält hier nur das leichtere aufgefangene Fluid Gl, welches leichter ist, als das umgebende Medium G3; sie hat selbst genug Auftrieb gebende Mittel und benötigt keinen vom Verbindungselement 125; deshalb hat es hier nur soviel Auftrieb, dass sie mit den Nocken 128 die Auffangvorrichtung 122 nahe der Behälterwand halten kann.
Die nahe der Behälterwand schwimmenden Auffangvorrichtungen 120, 122 sind mit Dichtlippen 129 versehen. Die Dichtlippen 129 lenken das zwischen Behälterwand und auffangendem Hohlraum aufsteigende Fluid G1 in den auffangenden Hohlraum.
Die Figur 11 zeigt ein Verbindungselement 130. das in den sich kreuzenden Rinnen 131 gleichzeitig vier Auffangvorrichtungen an ihren zusammenstossenden Ecken aufnehmen kann. Sie ist auf ihrer Unterseite mit nach unten offenen Rinnen 134 oder mit Wulsten 133 versehen, die dafür sorgen, dass das aufsteigende aufgehaltene Fluid Gl in die Auffangvorrichtung gelenkt wird.
An die vier Flächen 132 können sich weitere Verbindungselemente anschliessen, die dem Rand der einander be nachbarten Vorrichtungen folgen.
Das Verbindungselement 130 könnte auch für jede der benachbarten Auffangvorrichtungen mit einer separaten Rinne versehen sein. Der Abstand der benachbarten Auffangvorrichtungen wäre dann grösser. Anstelle der Rinnen 133 könnte die Positionierung der Auffangvorrichtungen auch durch zweckdienlich dimensionierte und angeordnete Nocken 141 erfolgen, wie dies in Figur 12 gezeigt wird.
In Figur 12 schliesslich ist ein Verbindungselement 140 gezeigt, das alle beteiligten Auffangvorrichtungen mit Zapfen oder Nocken 141 in der richtigen Lage fixiert. Sie ist für die Aufnahme von drei Auffangvorrichtungen gedacht, deren Rand in der Zeichnung mit den unterbrochenen Linien 142 markiert sind. In der Nähe einer Vorrichtungsseite 142 sollen hier zwei benachbarte Auffangvorrichtungen mit ihren Ecken 143 nebeneinander schwimmen. Die Nocken 141 könnten auch so angeordnet sein, dass die Vorrichtungsseiten ganz nahe zusammen kommen, wie bei den gezeichneten Rinnen in Figur 11.
Eine weitere Variante von Verbindungselementen könnten ten derart gebaut sein. dass sie mindestens einer Auffangvorrichtung alle erforderliche Auftriebskraft zu geben vermag, indem sie dem ganzen Umfang entlang folgt.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
set, the minimum pressure required for the drive.
4. The invention relates to a method and an apparatus for collecting fluids according to the preamble of claims 1 and 4, respectively.
Such fluids can be created or released by fermentation or other processes in a heavier, liquid to pulp-like medium, for example a substrate.
As is well known, an flammable gas mixture, the so-called digested, sewage or biogas, is created from an organic substance, such as occurs in waste water, faeces or liquid manure, through anaerobic fermentation. If it is to be used effectively, it must be collected. To this day, boilers, special proofing rooms or a kind of gasometer are used.
The faecal pits, often found on farms or in other cattle stalls, often referred to as manure or slurry troughs, have so far not been suitable for collecting these usable gases. The conversion or expansion into a conventional gas production plant is usually uneconomical and has disadvantages, such as those that arise from the volume and level changes in the liquid manure in the tank, as they occur in particular when the plant is downstream of the storage facility - or swap body system is built.
The object of the invention is to create a possibility. which in particular allows usable gases to be obtained from an existing conventional sewage pit without the admixture of surrounding air, in which in most cases the level of the digestate mass changes considerably during operation.
The invention achieves the object with the method according to claim 1 and a device according to claim 4.
Special method implementation forms are listed in dependent claims 2 and 3, special device implementation forms in claims 5 to 20.
If the collecting device can carry a greater operating pressure than is necessary, it can be used as a reservoir within this pressure difference, to a limited extent, under certain circumstances at the expense of the substrate filling quantity.
Of course, such collecting devices according to the invention can also be built for cases in which the specific weights of the media involved are different and have smaller differences from one another than in the original purpose; of biogas production. For example, it is also conceivable to collect oil that rises in water or another medium.
The field of application of a collecting device according to the invention is intended for the most diverse processes in industry, trade and agriculture, as well as for collecting gas and oil in waters such as the sea, where liquid or gaseous fluids are to be collected from a heavier liquid to pulp-like medium.
In the drawing, some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically and their mode of operation and function are shown:
Figure 1 fall arrester in an inclined swimming position, with the metacenter shown, center of gravity and buoyancy; to explain why instead of tipping it is pushed into the normal swimming position;
Figure 2 - 10 fall arresters in normal swimming position;
Figure 2 generates the operating pressure by its weight and has an opening in the edge for tipping protection;
Figure 3 guided collection device. equipped with agitator and check valve. the collecting cavity is formed by two independent collars: or edges;
FIG. 4 collecting device made of flexible skin with an inflatable shaping chamber:
Figure 5 skin-shaped collecting bell attached to guided buoys.
Guardrail for redirecting the rising medium;
Figure 6 with runners and several collecting cavities. a collecting cavity is shown divided into chambers, the interchangeable content of which influences the weight of the collecting device;
Figure 7 collecting cavity opens into the chamber. their interchangeable content affects the weight of the fall arrester;
Figure 8 flexible collecting device with many collecting cavities: Fluid sucked off: negative pressure in the line
Figure 9 + 10 variants. how collecting devices can be coupled together, Figure 10 with connecting element as a buoyancy body corresponding to Figure 11 + 12;
Figure 11 + 12 connecting element for fixing several floating fall arresters. the medium rising between the devices is thus directed into a collecting cavity.
The collecting device 10 shown in FIGS. 1 and 2 comprises a floating body 11 arranged all around, which is provided with a sealing cover 12 and forms the collecting cavity 14a, which opens into the line 13.
FIG. 1 shows the collecting bell 10 in a container 15 in an unstable, oblique floating position. which can arise if it is introduced through a shorter opening of the container cover 16 into the heavier medium G2. It cannot sink because, thanks to the floating body 11, it is lighter as a whole. than the same volume of the immersion medium G2. The buoyancy acts on the immersed center of gravity W and is shown in its direction of force A. He turns the catch bell until the buoyancy forces are the same on both sides of the center of gravity, which must apply in the normal swimming position.
The buoyancy forces and the center of gravity are dimensioned in the device according to the invention in such a way that the metacenter (M) lies above the center of gravity (S) in the case of the inclined swimming position. it should tip over when there is an inclined swimming position. be pushed into the normal swimming position. The metacenter is the intersection of the vertical direction of buoyancy A with the. gravity pulled by the center of gravity S symmetry axis B¯B. So the sinking and buoyant agents would be arranged. that in an inclined position. the metacenter would be under the focus. the collecting device would not be rotated into the normal floating position by the heavier medium G2. but tip over to the wrong side. - The line would then be at the bottom and the edge at the top.
FIG. 2 shows the collecting device 10 rotated into the normal swimming position. In this position the function is guaranteed; the rising fluid Gl enters the collecting cavity 14a: the floating body 11 dips all around deeper than possible troughs in the sealing medium G2 so that the enclosed fluid Gl can only flow into the line 13 through the line mouth 14. She swims stably. because the lift moments are the same on both sides of the center of gravity in the plane of gravity symmetry passing through the center of gravity.
If it swims stably in an impermissibly large inclined position, the means that give rise to sinking and buoyancy are incorrectly dimensioned or attached.
If the cover 12 is formed, for example, to rise conically towards the line mouth, then a greater inclined position can be tolerated with regard to the flowability, because the line mouth 14 is not so easily blocked off by the heavier medium (G2).
A large inclination tolerance is also possible if the collected fluid (G1) is sucked off. In this case it is enough. if the floating body 11 is not so deeply immersed in the heavier sealing medium G2 because the atmospheric pressure then presses the collecting device into the medium G2 because of the negative pressure in the collecting cavity.
If the lighter fluid (Gl) rises, but cannot drain, the trapped fluid (G1) takes up more and more space. The rising gas pressure presses the device upwards over its entire surface, so that dimension F increases. The collecting device will thereby rise from level 19, the heavier medium G2; as a result, the buoyancy acting on the floating bodies 11 becomes smaller. The resulting free weight of the collecting device presses the enclosed fluid G1 by the dimension E into the heavier medium G2. The measure E times the difference of the specific weights G2-G1 per m2 gives the buoyancy / m2 acting on the immersed center of gravity. This buoyancy is getting bigger and bigger and attacks deeper down.
In this situation, the point of application of the buoyancy drops below the center of gravity, so that the fall arrester is in an unstable swimming position, in which it tilts into an inclined position.
Then it still swims in normal swimming position because it is still functional. At least, however, the time is brought forward at which the rising fluid (G1) will escape under the edge. In another figure, the focus is shown and described as low as possible.
Of course, the fall arrester cannot tip over due to the slight tilting because the metacenter is above the center of gravity. As soon as the back pressure in the pipe mouth decreases, the collected medium can flow through it again. The fall arrester then floats horizontally again.
If this slight inclination is not required, for example due to the risk of jamming in a container, or if a higher pressure may not occur, it must be ensured that the dimension F, preferably C, does not reach the critical value K. This can be achieved through the indicated opening 18. As soon as the device-internal level 19a of the heavier medium reaches the opening, the captured fluid G1 escapes through it until the level 19a closes it again.
Instead of opening 18, the lower edge of the floating body can also be raised in places to the corresponding level 17. This version also has the function of a pressure relief valve; if it is attached, for example, to an inner edge (31), the excess pressure could be more easily guided to a desired location through a connected line than to the outer edge.
Fluid G 1 must not accumulate at level 19 of the heavier medium G2. for example because an explosive gas mixture could then form. a correspondingly set pressure relief valve can also be attached, for example, to the collecting device or to the collecting container, which would allow the pressure to be directed to a safe place.
An optimum use of the overall height in relation to the operating pressure is achieved by appropriately dimensioning the weight and is shown in the approximate identity of the masses E and F over the entire range of the operating pressure that can be generated. This also presupposes that dimensions E and F simultaneously max. is zero. Such a construction also has the advantage that the collecting device, when the line 13 is opened, presses all of the collected fluid G1 out of the collecting cavity.
If, for example, the device is introduced into the heavier medium as shown in FIG. 1, medium G3, for example air, is enclosed in the collecting cavity when it turns into the normal floating position. With the above-mentioned design, this air would first be pressed out during installation, then the line could then be connected to the collecting container, so that no explosive gas mixtures would be stored.
FIG. 3 shows a container 21 which is open at the top and in which a collecting device 20 floats on the medium G2. The collecting device covers the full surface of the medium G2 with little lateral play. It has the shape of a rigid box 24 which is open at the bottom and in the interior of which floating bodies 22 are attached, which are designed as closed hollow bodies. It is also possible to use floating bodies made of wood or foamed materials, provided that they are resistant to the media involved.
The bottom of the box is provided with a beveled edge 35 in order to be able to receive the opening 33 through which a guide rod or tensioned rope 23 passes, and at the same time to direct the fluid rising in the region of the distance required for the guide into the collecting cavity.
A motor 26, which can drive an agitator 27, is attached to the cover 25. Furthermore, a check valve 29 and a sieve 30 are attached to the cover 25. The dome 28 and the sieve 30 under the line mouth are intended to prevent the line mouth from becoming blocked.
The drive shaft of the agitator passes through an opening 36 in the top cover 25, which is surrounded by a collar or rim 31 and extends at least below the level of the device-internal medium G2, at least in the normal floating position, in order to prevent it. that the pressure fluid (G 1) under pressure can escape through the opening.
The diaphragm or sleeve 34 directs the fluid (Gl) rising against the opening 36 into the collecting cavity. It is particularly important to install if the opening at the top cannot be sealed well, for example if it is made so wide that instead of a permanently installed agitator. a used only if necessary, which may be temporarily exchanged for a pump. Especially in this case the cuff is made of an elastic material that can be pulled through the narrower opening.
It is also possible to mount the motor or the pump over the container 21 and the collecting device 20 following the falling or rising level. to be guided along the stationary suction pipe or agitator drive. If several such openings 36 were to be guided simultaneously with such an agitator drive or suction pipe, they could replace the guide means 23, 33. The guide means prevent excessive swaying or hitting the wall. what may be possible with this stirring effect. When the agitator is put into operation, waves can form which allow the collected fluid (Gl) to escape under the edge. Therefore, the so-called crate edge must be built lower, according to the swell.
Here the collecting device is provided with a weight 32 below, which moves the center of gravity S under the edge of the box. With this center of gravity, the normal floating position is stable with the greatest possible gas pressure, even if the fluid G1 which is trapped escapes under the edge when the agitator is shut down.
The check valve prevents the stored fluid (G1) in the collecting container, not shown, for example a balloon or gasometer, from being emptied by a leak in the collecting device. Of course, the check valve could also be installed in the line at another location, for example in the collection container. If several collecting devices are used side by side, the check valve can also be arranged at each junction with another line.
Instead of the float 22, the buoyancy is ensured by the collected fluid Gl by installing a pressure relief valve in the discharge line, which releases only the collected fluid G1 from the collecting device which is not used for the buoyancy.
It is also possible to produce a collecting device 40 entirely from a flexible film or skin 45, as shown in FIG. 4. The floating bodies 41 are designed as inflatable parts. So that these are immersed deep enough in the medium G2, a middle bladder 42 is attached, which is filled with a sinking agent, for example water.
The floats 41 and / or the bladder 42 can also be partially filled with buoyancy and partially with sinking agents. They can also be divided into further chambers with horizontal and / or vertical bulkheads, which, like the floating bodies 41, can be filled as required.
The shape of the float is made at the bottom so that practically the entire area covered by the collecting device forms the collecting cavity. In order to keep the shape of the collecting device relatively stable even under greater loads, the straps or ropes 44 are attached.
Instead of the bladder 42, only a trough could also be built, which can hold a weight, for example in the form of free-flowing sand. The upper connecting surface or skin 43 can also only serve to ensure that no dirt gets into the trough as an additional weight, where it could not be removed easily. Device dirt under
Under certain circumstances on the upper connecting surface 43, it can be washed away with water, for example.
A collecting device based on this principle could be made even lighter and simpler if the rising medium were suctioned off. Trough and / or
Bubble would then be unnecessary under certain circumstances. Such a
The structure of the collecting device has the advantage that it can be inserted through an opening in the container in an empty, slack state and only then filled.
In Figure 5, a container 51 is shown with built-in collecting device 50. The collecting bell 52 consists of a flexible film or skin 53, which has a dome-shaped formation in the area of the line opening 55. The collecting cavity 63 of the collecting bell 52 is formed by being on a, on the heavier medium
G2 floating grate 56 lying, the medium covers G2 and with its end 57 in the sealing heavier
Medium G2 dives, and is attached to buoys 58 there.
The buoys are guided on guide elements arranged in the container, so that the collecting surface remains in the desired shape, or adapts to a changing shape of the collecting surface, as can occur, for example, when the container in which the level decreases and rises has a trapezoidal cross section or has a longitudinal section, or if the container wall is curved or corrugated. The buoy on the right is led through a column 59 passing through it.
The buoy on the left is guided with a telescopic column 60; it can therefore be covered by the collecting bell and housed in the cavity. This has the advantage that the collecting bell can be guided along its edge near the container wall. The buoy on the right is provided with a guardrail 61, which directs the fluid G1 rising between the container wall and the collecting bell into the collecting cavity 63. The rising fluid Gl accumulates under the film 53 so that it takes on a new shape 53a. A backpressure in line 64 is, of course, a prerequisite. The fluid G1, which takes up more and more volume, pulls the buoys from the heavier medium G2. As a result, the buoys lose increasing buoyancy and generate the operating pressure, particularly the delivery pressure.
The buoys are dimensioned and arranged in such a way that they always carry the collecting bell stabilized in a normal swimming position.
The skin 53 of the collecting bell 52 could also be made to float in order to eliminate the floating rust.
It is also conceivable to attach a relatively rigid collecting bell to such buoys in a similar manner.
With this container it would also be advantageous to make the collecting bell thermally insulated so that the heat present in the fluid (G1) and (G2) through the heater 62 does not escape so quickly.
A collecting device constructed according to this principle shown in FIG. 5 could also be very well suited for sucking off the collected fluid Eq. In this case, it could be made much lighter and simpler. For example, a floating film with a hard edge 57 on tensioned ropes could be used. instead of the columns 60, 59, be guided.
FIG. 6 shows a rigidly constructed collecting device 70 which, like a honeycomb, is divided by partition walls 71, 72 into a plurality of collecting cavities 73, 74 arranged next to and behind one another. The partition 72 is built specifically as a weight. The jacket 79 surrounding the collecting device is shown on the left side with floating bodies 80 and with runners 87. on the right-hand side, it is designed as runner 88. The runners are intended to prevent the collecting device, which rises and falls with the level of medium G2, from getting caught on the rough and uneven container wall and being brought out of its normal swimming position. Instead of the runners, other means can also be used for this purpose. for example roles.
The collecting cavity 74 is divided into chambers 74A, 74B, 74C, which are connected to one another at the top by the openings 83, 84; thus open together in line 85. Each of these chambers could also lead into line 85 on its own. In this case, the openings 83, 84 would be superfluous. This also applies to other chambers. for example at 74A, 73B, 73C, which are also shown here jointly leading into line 85.
The chamber 73C opens into a lower connection opening 82. The lighter fluid G I ascending fills the chamber space 73C 'located above the opening. before flowing through opening 82 to chamber 73A. The heavier medium is displaced into the chamber space 73C 'by the lighter one from above, as in the other chambers, but here it cannot flow off when the counterpressure in line 85 diminishes or remains at all small, as the drawing shows.
The chamber content is part of the weight of the collecting device, so it may be desirable to displace the rising fluid G1 by an even lighter medium. For this purpose, the chamber space 73C 'opens into the line 75, which leads to a location outside the collecting device, and can be closed there and used for draining, suctioning, exchanging undesired media.
For example, it is conceivable that oil as fluid G1 rises in the water and is collected by the collecting device and at least partially displaced by air or an even lighter medium in the chamber space 73C 'in order to give the collecting device the necessary buoyancy.
A check valve 86 is assigned to each line mouth 76. It prevents an obesity that arises on one half of the device, via line 85 on the other side, from acting as additional buoyancy. In comparison with FIG. 2, this type of construction can swim more stably with the same overall height and the same center of gravity and thus make better use of the overall height.
FIG. 7 shows a construction in which a collecting cavity 95 opens or expands in chambers 91, 92 in order to influence the weight of the collecting device with the content which is at least partially composed of the collected medium; similar to chamber 73C 'in Figure 6.
In Figure 7 only the part of the collecting device is shown, which shows the chambers 91, 92; which are formed by appropriate lower part 94 and upper part 93 which are fastened to one another in a gas-tight manner in accordance with the purpose.
The lower part 94 forms with its underside the collecting cavity 95, which collects the rising fluid G1 and leads into the chambers 91, 92 and into the line opening 96 at the top.
The chamber 91, 92 contains, for example, water 97 for loading the collecting device and air 98 as the buoyant means and fluid G1 collected. The filling, exchanging and regulating of these agents that provide buoyancy and sinking force is carried out by the reversibly closable line 99.
In FIG. 8, collecting device 100 is shown. It can be rolled up for storage and transport and cut for use in any size or in grid units and placed over the heavier medium G2 in a manner similar to carpet-like pool covers known per se.
It consists of a somewhat flexible sheet-shaped skin 101, which is shaped or guided in such a way that a plurality of collecting cavities 103, 102 lying next to and one behind the other are created; at the same time, troughs 104 form on the upper side. Due to the shape and nature of the material, it has a certain stability which is similar to that of a carpet or a softer mattress and which can adapt to a lighter wave movement of the stirred medium G2, but on the other hand remains in the catchable, functional form and dampens the waves. The collecting cavities 102, 103 can be seen in the drawing, each with three parallel gable shapes, which allow the collected fluid G1 to flow to the discharge line 105 behind the sectional plane, each with a connecting tunnel 107, 108.
The two collecting cavities 102, 103 show different embodiments. The connecting tunnel 107 at the right collecting cavity 102 is of the same height as the gable-shaped collecting cavities shown. The left connecting tunnel 108 is arranged lower than the likewise gable-shaped collecting cavities 103A, 103B, 103C to be connected. The same effect is achieved through the lower-lying connecting tunnel 108 as with the chamber 73C 'in FIG. 6.
The fluid Gl rising in the collecting cavities 103B and 103C only flows into the connecting tunnel 108 to the line mouth in the gable at the collecting cavity 103A when the space 103B ', 103C' lying above the connecting tunnel is filled with lighter fluid G1.
The discharge line 105 is connected to a suction device 106, which sucks the rising fluid G1 from the collecting cavities 102, 103 and 103A and pumps it to the consumer or collecting container.
The suction force in the discharge line is set so that the medium G2 does not get into the discharge line. The atmospheric pressure presses the collecting device 100 against the heavier medium G2, in particular in the collecting cavities 102, 103A involved. The troughs 104 act as a buoyancy.
So that no dirt gets into the troughs 104, they are covered with a connecting surface or film 109. However, they can also be foamed with a plastic, and the entire skin 101 could be made of a material that floats on the heavier medium G2; for example made of foamed plastic, or such which has cavities which make it easy in another way.
The connecting tunnels 107, 108 can have the same cross section as the collecting cavities; so gabled. They can also be shaped differently, it is particularly important that the cross section is large enough to swallow the lighter fluid G 1 that is produced. The connecting tunnels are also to be regarded as collecting cavities, since they are open at the bottom.
The collecting cavities can, for example, also be shaped like pyramids, which have, for example, a four or hexagonal layout. A commercial egg packaging can be used to explain this form more easily.
Of course, a collecting device can also be built on this principle, which itself generates the necessary operating pressure with its weight. It only has to be dimensioned accordingly. In this case, the troughs 104 could be weighted. The buoyancy would then have to be compensated for with a larger number of collecting cavities according to the principle of the lower-lying connection tunnel 108. The construction height or
in this case the gable height would also have to be greater than would be necessary for suction.
By coupling several collecting devices together, larger areas can also be covered in order to collect the lighter fluid; for example also for collecting peat gases.
FIG. 9 indicates how several collecting devices 110 can be coupled to one another. The channels 111 open at the top engage under the edge and / or the floating body of an adjacent collecting device.
This type of connection has the advantage that rising fluid G1 does not escape between the adjacent, interconnected collecting devices, but is directed into one or both adjacent collecting cavities.
For example, a square collecting device 110 can be provided with two such channels, which are attached to adjacent sides. Analogously, three adjacent sides would be provided with such channels 111 in hexagonal devices.
In FIG. 10 there are several collecting devices 120, 121, 122 with connecting elements 124 in a container 123.
125 shown coupled together at a certain distance. The connecting elements also have the task of directing the fluid G 1 rising between the adjacent collecting device tongues into one or both of the collecting devices. The connecting element 124 is provided with means that provide buoyancy in such a way that it helps to carry the collecting device 120, 121 in a normal swimming position. The collecting device 120 is provided on the left with float 126 and has no buoyant means in the effective area of the connecting element 124 constructed as a channel.
The connecting element 125 is provided with cams 127 on the left side. The cams 127 are constructed as floating bodies which help to carry the collecting device 121 in the normal floating position.
The collecting device 122 corresponds in principle to FIG. 7 and here only contains the lighter fluid G1 which is lighter than the surrounding medium G3; it has enough buoyancy means itself and does not require any of the connecting element 125; therefore there is only so much buoyancy here that it can hold the catch device 122 near the container wall with the cams 128.
The collecting devices 120, 122 floating near the container wall are provided with sealing lips 129. The sealing lips 129 direct the fluid G1 rising between the container wall and the collecting cavity into the collecting cavity.
FIG. 11 shows a connecting element 130, which can simultaneously accommodate four collecting devices at their abutting corners in the intersecting grooves 131. It is provided on its underside with channels 134 which are open at the bottom or with beads 133 which ensure that the rising fluid G1 is directed into the collecting device.
At the four surfaces 132 further connecting elements can follow, which follow the edge of the adjacent devices be.
The connecting element 130 could also be provided with a separate channel for each of the adjacent collecting devices. The distance between the adjacent collecting devices would then be greater. Instead of the channels 133, the collecting devices could also be positioned by appropriately dimensioned and arranged cams 141, as shown in FIG.
Finally, FIG. 12 shows a connecting element 140 which fixes all the collecting devices involved with pins or cams 141 in the correct position. It is intended to accommodate three collecting devices, the edges of which are marked with broken lines 142 in the drawing. In the vicinity of a device side 142, two adjacent collecting devices are to swim with their corners 143 next to one another. The cams 141 could also be arranged in such a way that the sides of the device come very close together, as in the drawn channels in FIG. 11.
Another variant of connecting elements could be built in this way. that it can give at least one fall arrester all the necessary buoyancy by following the entire circumference.