DE10061777C1

DE10061777C1 - Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung unterer Schichten stehender Gewässer

Info

Publication number: DE10061777C1
Application number: DE2000161777
Authority: DE
Inventors: Gustav Schaechinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2002-02-07
Anticipated expiration: 2020-12-13
Also published as: WO2002048056A1

Abstract

Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung unterer Schichten stehender Gewässer, bestehend aus einem in ein Gewässer vertikal eingesetztem Rohr, einer in dem Rohr rotierenden Welle, einem Antriebsmittel für die Welle, wenigstens einem in dem Rohr an der Welle befestigten Schaufelrührer mit wenigstens zwei steigenden Blättern und einer Haltevorrichtung für das Rohr, wobei die Haltevorrichtung das obere Ende des Rohrs über dem Wasserspiegel hält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung unterer Schichten stehender Gewässer.

Untersuchungen bei zahlreichen Baggerseen haben ergeben, daß bedingt durch bestimmte Einflußfaktoren wie Lage, Beschattung, Laubeintrag oder schlechtem Windfall die Mächtigkeit sauerstofffreier unterer Gewässerschichten zunimmt und durch die natürliche Umwälzung in den Wintermonaten nicht mehr ausgeglichen wird. In Einzelfällen waren bis zu 2/3 einer entnommenen Wassersäule stauerstoffrei. Dies führt zu einer starken Belastung der in dem Gewässer angesiedelten Lebewesen führen, den Artenreichtum stark beeinträchtigen und schließlich im vollständigen Umkippen des Gewässers enden.

Da diese Problematik seit Jahren bekannt ist, hat es nicht an Versuchen gefehlt, Vorrichtungen zur Verbesserung der Wasserqualität einzusetzen. Aus der DE-U- 296 07 656 sind beispielsweise durch Auftriebskörper schwebend in Gewässern angeordnete Rohrleitungen bekannt, über die Druckluft in die Tiefe des Gewässers abgegeben wird. Ein unter dem Wasserspiegel stehendes Gehäuse mit einem Kissen aus Gasgemisch in dessen Bereich umgewälztes Wasser versprüht wird, zeigt die DE-U-297 08 404. Ein serpentinenartiges Aufsteigen von am Gewässerboden eingepumpter Luft erlaubt eine Vorrichtung gemäß DE-U-298 11 813. Weitere Vorrichtungen mit Pumpen zum Eintrag von Luft zeigen die DE-A- 198 01 238 und die DE-U-297 04 943.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung unterer Schichten stehender Gewässer zu schaffen, die einfach im Aufbau ist, die möglichst wenig Versorgungszuleitungen benötigt, die nur minimal in das Gewässer eingreift, die möglichst leise arbeitet und die flexibel an vielen Orten einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Fortbildungen und besondere Ausführungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen umfaßt.

Erfindungsgemäß besteht eine Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung unterer Schichten stehender Gewässer aus einem in ein Gewässer vertikal eingesetztem Rohr, einer in dem Rohr rotierenden Welle, einem Antriebsmittel für die Welle, wenigstens einem in dem Rohr an der Welle befestigten Schaufelrührer mit wenigstens zwei steigenden Blättern und einer Haltevorrichtung für das Rohr, wobei die Haltevorrichtung das obere Ende des Rohrs über dem Wasserspiegel hält. Die Schaufelrührer fördern Wasser aus tieferen Gewässerschichten durch das Rohr nach oben. Das Wasser tritt aus dem Rohr heraus und bricht über den Rand des Rohrs. Dieser Effekt führt zu einer Anreicherung des Wassers mit Sauerstoff. Der Weg ist der Natur nachempfunden, wo diese Anreicherung bei Fließgewässern durch die Brechung über Untiefen und Ufer erfolgt.

Nach einer Ausführung der Erfindung ist die Haltevorrichtung an einer fest verankerte Vorrichtung angeordnet, wobei Sensoren zur Erfassung der Höhe des Wasserspiegels vorhanden sind, sowie Mittel zur vertikalen Verstellung des Rohrs.

Nach einer zweiten Ausführung der Erfindung ist die Haltevorrichtung an einer schwimmenden Vorrichtung angeordnet und das Rohr ist fest an der Haltevorrichtung gelagert.

Vorteilhafterweise ist an dem unteren Ende der Welle ein gewuchteter Stabilisierungsrührer angeordnet.

Vorzugsweise sind wenigstens zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Schaufelrührer mit jeweils 4 steigenden Blättern an der Welle befestigt.

Die Antriebsmittel für die Welle bestehen vorzugsweise aus einem Elektromotor und einem regelbaren Getriebe. Vorteilhafterweise ist das Getriebe in einem Bereich von zwischen 50 und 110 Umdrehungen/Minute stufenlos regelbar.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist das Getriebe eine Steuerung zur automatischen Regelung der Umdrehung auf und die Steuerung reagiert auf Signale eines Meßinstruments, das die Fördergeschwindigkeit des Wassers in dem Rohr mißt.

Vorzugsweise ist die Welle in einem Kegelwälzlager zum Abfangen der axialen Kräfte, sowie einem oder Kugellager zur Kompensation radialer Kräfte gelagert. Sie braucht sich nur in einem oberen Abschnitt des Rohrs erstrecken.

Die Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführung der Erfindung ist beispielsweise an einem mehrere Schwimmkörper verbindenden Gestell angeordnet. Die Schwimmkörper sind vorteilhafterweise flutbar und entleerbar. Vorteilhafterweise ist eine Beleuchtung und/oder ein Signallicht vorhanden.

Nach einer besonderen Ausführung der Erfindung erfolgt die Stromversorgung photovoltaisch. Der Elektromotor ist dann vorzugsweise ein Gleichstrommotor und es sind Mittel zur Speicherung nicht benötigter elektrischer Energie vorhanden, wobei diese Mittel Gleichstrom abgeben, wenn die photovoltaische Versorgung nachläßt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Sauerstoffanreicherung unterer Schichten stehender Gewässer. Diese besteht aus einem länglichen Rohr 2, beispielsweise mit einem Innendurchmesser von 50 cm und einer Länge von 20 m. Das Rohr 2 besteht vorzugsweise aus einem witterungsbeständigen Kunststoff. In dem Rohr ist eine rotierende Welle 3 angeordnet, die oben aus dem Rohr 3 herausgeführt ist und dort an eine mit ihr fluchtende Lagerwelle 8 angeflanscht ist. Die Lagerwelle 8 ist mit Wälz- und Kugellagern in einem Lagerbock 17 gelagert und wird von einer Antriebswelle 7 angetrieben, die wiederum von Antriebsmitteln angetrieben wird, die aus einem stufenlos regelbaren Getriebe 6 und einem Elektromotor 5 bestehen, die an einem über dem Lagerbock 17 angeordneten Rahmengehäuse 9 befestigt sind. Das Rahmengehäuse 9 kann ein Beleuchtungsmittel aufnehmen. Das Rahmengehäuse 9 und der Lagerbock 17 sind fest auf einer Plattform 10 montiert, die gitterartig aufgebaut sein kann. Die Plattform 10 ruht auf mit dieser verbundenen Schwimmkörpern 12. Die Schwimmkörper 12 werden unten von Rahmenteilen 11 umfaßt, die von der Plattform 10 ausgehen, was hier nicht näher dargestellt ist. Das Rohr 2 wird durch eine rohrförmige Rohrhalterung 13 in der vertikalen Stellung gehalten. Die Rohrhalterung 13 ist fest mit der Plattform 10 verschraubt. Das Rohr 2 ist durch Rohrschellen 14 fest mit der Rohrhalterung 13 verbunden. Es ist hier nur eine Rohrhalterung 13 dargestellt, in der Praxis werden jedoch mindestens zwei solcher Halterungen verwendet, um der Vorrichtung die nötige Stabilität zu verleihen. Auf der Welle 3 sind innerhalb des Rohres 2 in einem Abstand voneinander zwei Schaufelrührer 15 drehfest angeordnet. Die Schaufelrührer 15 besitzen je vier schrägstehende, bei Rotation der Welle 3 im Uhrzeigersinn steigende Blätter 16. An dem unteren Ende der Welle 3 ist ein gewuchteter Stabilisierungsrührer 4 angeordnet. Die Welle 3 ist hier verkürzt dargestellt, besitzt in der Praxis jedoch eine Länge von 2 m bei einem Durchmesser von 5 cm.

Die Vorrichtung 1 wird mit der Schwimmplattform 10, 11, 12 auf einem stehenden Gewässer an Ort und Stelle gebracht, wobei während des Transports das Rohr 2 und die Welle 3 sich in einer horizontalen Lage befinden. Am Einsatzort werden Rohr 2 und Welle 3 in die vertikale Lage gebracht, wodurch das Rohr etwa 20 m in das Wasser hinein reicht. Die Plattform wird in geeigneter Weise verankert. Durch teilweise Flutung der Schwimmkörper und Justierung des Rohrs 2 wird sichergestellt, daß sich die Oberkante des Rohrs 2 etwa 10 cm über dem Wasserspiegel befindet. Der Motor 5 wird eingeschaltet und das Getriebe 6 wird so geregelt, daß die Welle 3 mit einer Umdrehungszahl von zwischen 56 und 98 Umdrehungen pro Minute im Uhrzeigersinn dreht. Mit der Welle 3 drehen sich die Schaufelrührer 15 mit ihren Blättern 16 und fördern Wasser nach oben über die Kante des Rohres 2, wo dieses sich bricht und neben dem Rohr 2 in das Gewässer zurückfließt. Nach kurzer Zeit ist das geförderte Wasser nur solches aus den 20 m tiefen, sauerstofffreien Schichten. Das Rührwerk kann in 24 Stunden etwa 180.000 Liter Wasser umwälzen.

Neben der beschriebenen beispielhaften Ausführung kommen einige Alternativen in Betracht. So kann die Vorrichtung auch an einem Boot oder einer Art festem Bauwerk angeordnet sein. Die Zahl der Schaufelrührer muß nicht auf 2 beschränkt sein und die Längenverhältnisse von Rohr und Welle können variieren.

Claims

1. Vorrichtung (1) zur Sauerstoffanreicherung unterer Schichten stehender Gewässer,
bestehend aus einem in ein Gewässer vertikal eingesetztem Rohr (2),
einer in dem Rohr (2) rotierenden Welle (3),
einem Antriebsmittel für die Welle (3),
wenigstens einem in dem Rohr (2) an der Welle (3) befestigten Schaufelrührer (15) mit wenigstens zwei steigenden Blättern (16),
und einer Haltevorrichtung (13) für das Rohr (2),
wobei die Haltevorrichtung (13) das obere Ende des Rohrs (2) über dem Wasserspiegel hält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltevorrichtung (13) an einer fest verankerten Vorrichtung angeordnet ist,
daß Sensoren zur Erfassung der Höhe des Wasserspiegels vorhanden sind, und daß Mittel zur vertikalen Verstellung des Rohrs (2) vorhanden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltevorrichtung (13) an einer schwimmenden Vorrichtung angeordnet ist,
und daß das Rohr (2) fest an der Haltevorrichtung (13) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem unteren Ende der Welle (3) ein gewuchteter Stabilisierungsrührer (4) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Schaufelrührer (15) mit jeweils 4 steigenden Blättern (16) an der Welle (3) befestigt sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel für die Welle aus einem Elektromotor (5) und einem regelbaren Getriebe (6) bestehen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (6) in einem Bereich von zwischen 50 und 110 Umdrehungen/Minute regelbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (6) stufenlos regelbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Getriebe (6) eine Steuerung zur automatischen Regelung der Umdrehung aufweist,
und daß die Steuerung auf Signale eines Meßinstruments reagiert, das die Fördergeschwindigkeit des Wassers in dem Rohr mißt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) in einem Wälz- oder Kugellager gelagert ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Welle (3) nur in einem oberen Abschnitt des Rohrs (2) erstreckt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einem mehrere Schwimmkörper (12) verbindenden Gestell (10, 11) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper (12) flutbar und entleerbar sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beleuchtung und/oder ein Signallicht vorhanden ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung photovoltaisch erfolgt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor ein Gleichstrommotor ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Speicherung nicht benötigter elektrischer Energie vorhanden sind, und daß diese Mittel Gleichstrom abgeben, wenn die photovoltaische Versorgung nachläßt.