DE102006029658B4

DE102006029658B4 - The artificial tree

Info

Publication number: DE102006029658B4
Application number: DE102006029658.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: DE102006029658A1

Abstract

Künstlicher Baum, bestehend aus Elementen, die dem Stamm, den Wurzeln und der Baumkrone ähnlich sind, in dessen Stamm sich ein kapillar-poröser Füllstoff befindet für den Aufstieg und die Akkumulation von Grundwasser, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem kapillar-porösen Füllstoff in dem Stamm Sätze gebildet sind, die im Stamm aufeinander angeordnet sind, wobei die Kapillaren in den Sätzen in Richtung der Achse des Stamms verschiedene Durchmesser haben, die sich von Satz zu Satz von unten nach oben verringern, und die verschiedenen Sätze verschiedene Höhen haben.

Artificial tree consisting of elements similar to the stem, the roots and the treetop, in the stem of which is a capillary-porous filler for the rise and accumulation of groundwater, characterized in that from the capillary-porous filler in the Stem sets are formed, which are arranged in the trunk to each other, the capillaries in the sentences in the direction of the axis of the stem have different diameters, which decrease from sentence to sentence from bottom to top, and the different sets have different heights.

Description

Die hier vorgeschlagene Erfindung betrifft einen künstlichen Baum gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie kann für praktische Zwecke genutzt werden, etwa für die Gewinnung und das Sammeln von Grundwasser aus dem Boden in Regionen, die fern von natürlichen Wasserquellen sind.The invention proposed herein relates to an artificial tree according to the preamble of claim 1. It can be used for practical purposes, such as for the extraction and collection of groundwater from the soil in regions remote from natural water sources.

Bekannt ist eine Vorrichtung, die das Grundwasser aus der wasserhaltigen Bodenschicht auf die Oberfläche bringen kann [ JP S60-200 182 A ]. Ein Teil der Vorrichtung ist ein Rohr, das senkrecht im Boden steckt. Das Ende des Rohrs erreicht die wasserhaltige Bodenschicht. Im Rohr befindet sich ein absorbierendes Material, dass das Grundwasser dank den Eigenschaften seines Kapillarsystems nach oben zu einer Verdunstungskammer befördert. Dort verdunstet das Grundwasser unter Wirkung von Wärme der Sonnenstrahlen. Der entstehende Wasserdampf kondensiert und wird in einem Behälter gesammelt. Diese Vorrichtung hat Nachteile. In den Orten mit-dem-wasserarmen Boden ist sie praktisch funktionsunfähig, weil sie kein Bodenwasser akkumulieren kann. Im Unterschied zu den Bäumen kann diese Vorrichtung nur das Grundwasser aus den wasserreichen Schichten des Grundes, aber kein Haftwasser und kein Sickerwasser aus den oberen Schichten des Grundes einsaugen. Deshalb ist die Effizienz der Verdunstungskammer gering, folglich musste sie eine relativ große Fläche besetzen. Die Effizienz der Verdampfungskammer hängt weitgehend vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlen ab. Jedoch ist die Verdampfungskammer in dem japanischen Patent starr auf eine ständige Position der Sonne gerichtet und kann nicht die Funktionen ausführen, die der Krone des Baumes inhärent sind, und zwar die Lichtenergie in jeder Position der Sonne optimal (sowohl kreisförmig in äquatorialer Ebene als auch bei jeder Neigung der Sonnenstrahlen in meridionaler Richtung) aufnehmen.A device is known which can bring the groundwater from the aqueous soil layer onto the surface [ JP S60-200 182 A ]. Part of the device is a tube that is stuck vertically in the ground. The end of the tube reaches the water-containing soil layer. The tube contains an absorbent material that, thanks to the properties of its capillary system, carries the groundwater up to an evaporation chamber. There, the groundwater evaporates under the effect of heat from the sun's rays. The resulting water vapor condenses and is collected in a container. This device has disadvantages. In places with low-water soil, it is practically inoperable because it can not accumulate soil water. In contrast to the trees, this device can only absorb the groundwater from the water-rich layers of the ground, but no sticking water and no leachate from the upper layers of the ground. Therefore, the efficiency of the evaporation chamber is low, so it had to occupy a relatively large area. The efficiency of the evaporation chamber largely depends on the angle of incidence of the sun's rays. However, in the Japanese patent, the evaporation chamber is rigidly directed to a steady position of the sun, and can not perform the functions inherent in the crown of the tree, optimally (in both equatorial plane and circular) light energy in any position of the sun every inclination of the sun's rays in a meridional direction).

Bekannt ist ein Modellbaum mit einem aus holzähnlichem Material gefertigten Stamm, der sich nach oben verjüngt, mit ausgebohrten Öffnungen für die Befestigung der Zweige, die ihrerseits Blätter tragen [G 88 09 890.7]. Dieser Modellbaum ist vorgesehen für die Aufstellung in Räumen. Known is a model tree with a made of wood-like material trunk, which tapers upwards, with drilled openings for the attachment of the branches, which in turn carry leaves [G 88 09 890.7]. This model tree is intended for installation in rooms.

Bekannt ist auch ein künstlicher Baum zu Dekorationszwecken, mit einem Stamm, Baumkrone und Laub, der zur Aufstellung unter freiem Himmel bestimmt ist und der gewöhnliche Bäume imitiert [ DE 199 10 992 A1 ], Die Blätter werden aus Kupferblech gefertigt und elastisch befestigt an den metallenen Zweigen der Krone. Stamm und Krone sind miteinander verbunden mit Hilfe von Rohrsegmenten. Die Baumkrone wird von Ästen und Zweigen gebildet, die untereinander und mit dem Stamm durch Schweißen und Löten verbunden sind. Sie hat die Form eines Kegels, der von unten nach oben in Richtung des Stammes enger wird. Für eine sichere Installation des Baumes in der Erde sorgt bei der Aufstellung unter freiem Himmel ein Fundament aus armiertem Beton. Die aus Metall gestanzten und gefärbten Blätter des künstlichen Baumes werden durch Federklemmen verstärkt und die Verbindung mit den Zweigen der Krone erfolgt mit Hilfe von Schrauben.Also known is an artificial tree for decorative purposes, with a trunk, treetop and foliage that is intended for outdoor installation and imitates ordinary trees [ DE 199 10 992 A1 ], The leaves are made of sheet copper and elastically attached to the metal branches of the crown. The trunk and crown are connected with the help of tube segments. The treetop is formed by branches and branches, which are connected to each other and to the trunk by welding and soldering. It has the shape of a cone, which narrows from bottom to top in the direction of the trunk. For a safe installation of the tree in the ground, when erected in the open air, a foundation of reinforced concrete is provided. The metal-stamped and stained leaves of the artificial tree are strengthened by spring clamps and the connection with the branches of the crown is made with the help of screws.

Am nächsten zur hier präsentierten Erfindung ist ein künstlicher Baum [ DE 199 10 992 C2 ] zu Dekorationszwecken, mit einem Stamm, Krone und mit Blättern, der zur Aufstellung unter freiem Himmel gedacht ist und der gewöhnliche Bäume imitiert.Next to the invention presented here is an artificial tree [ DE 199 10 992 C2 ] for decorative purposes, with a trunk, crown and leaves, intended for outdoor installation and imitating ordinary trees.

Die Blätter sind aus Kupferblech hergestellt, sie werden elastisch befestigt an den Zweigen der metallenen Krone. Stamm und Krone sind miteinander verbunden mit Hilfe von Rohrsegmenten. Die Baumkrone wird von Ästen und Zweigen gebildet, die untereinander und mit dem Stamm durch Schweißen und Löten verbunden sind. Sie hat die Form eines Kegels, der von unten nach oben in Richtung des Stammes enger wird. Für eine sichere Installation des Baumes in der Erde sorgt bei der Aufstellung unter freiem Himmel ein Fundament aus armiertem Beton.The leaves are made of copper sheet, they are elastically attached to the branches of the metal crown. The trunk and crown are connected with the help of tube segments. The treetop is formed by branches and branches, which are connected to each other and to the trunk by welding and soldering. It has the shape of a cone, which narrows from bottom to top in the direction of the trunk. For a safe installation of the tree in the ground, when erected in the open air, a foundation of reinforced concrete is provided.

Die aus Metall gestanzten und gefärbten Blätter des künstlichen Baumes werden durch Federklemmen verstärkt und die Verbindung mit den Zweigen der Krone erfolgt mit Hilfe von Schrauben. Die Blätter des Baumes haben eine Form, die natürlichen Blättern ähnlich ist.The metal-stamped and stained leaves of the artificial tree are strengthened by spring clamps and the connection with the branches of the crown is made with the help of screws. The leaves of the tree have a shape similar to natural leaves.

Ein Nachteil dieses künstlichen Baumes ist die geringe Bandbreite seiner Anwendung, da er nur als dekoratives Element verwendet werden kann.A disadvantage of this artificial tree is the low bandwidth of its application, since it can only be used as a decorative element.

Mit der vorliegenden Erfindung wird das Ziel verfolgt, dem dekorativen Zweck des künstlichen Baumes die nützliche Funktion der Gewinnung und Sammlung von Grundwasser hinzuzufügen. Dieses Problem wird durch einen künstlichen Baum mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.The object of the present invention is to add the useful function of extraction and collection of groundwater to the decorative purpose of the artificial tree. This problem is solved by an artificial tree having the features specified in claim 1.

Auf 1 ist das prinzipielle Schema der vorgeschlagenen Konstruktion des künstlichen Baumes dargestellt. Im Stamm des Baumes befindet sich ein Füllstoff, der die Kapillaren 2 enthält. Die Richtung der Kapillaren entspricht der Ausrichtung der Stammachse. Der Stamm ist mit der Wurzel 3 des künstlichen Baumes unten verbunden, die sich im Grund 4 befindet. Oben ist der Stamm mit dem Analogon einer Baumkrone verbunden - dem Kollektor für die Akkumulierung des Wassers, der aus einzelnen Kollektoren unterschiedlicher Durchmesser besteht. Die Kollektoren sind nach oben hin zur Achse des Stammes geneigt und die Durchmesser werden nach oben hin geringer.On 1 the basic scheme of the proposed construction of the artificial tree is shown. In the trunk of the tree is a filler, the capillaries 2 contains. The direction of the capillaries corresponds to the alignment of the trunk axis. The trunk is with the root 3 of the artificial tree connected below, in the ground 4 located. At the top, the trunk is connected to the analog of a tree crown - the collector for the accumulation of water, which consists of individual collectors of different diameters. The collectors are inclined upwards to the axis of the trunk and the diameters become lower towards the top.

2 zeigt einen Querschnitt des Stammelementes 1 mit dem Füllstoff. Dieser ist, um Konstruktion und Technologie der Herstellung zu vereinfachen, in Form von Sätzen 6 gefertigt. Die jeweiligen Sätze sind übereinander angeordnet, wobei der Durchmesser der Kapillaren der Sätze von unten nach oben geringer wird. 2 shows a cross section of the trunk element 1 with the filler. This is to simplify construction and manufacturing technology in the form of sentences 6 manufactured. The respective sets are arranged one above the other, with the diameter of the capillaries of the sets decreasing from bottom to top.

Jedoch, da die Herstellung langer feiner Kapillaren technisch kompliziert und teuer ist, wird innerhalb des „Stammes“ 1 die Verwendung von Sätzen 3 mit kapillar-porösem Füllstoff 7 empfohlen. Dieser besteht 4 aus kugelartigen oder einer Kugelform ähnlichen hydrophilen Elementen 8. Dabei haben diese Elemente in jedem Satz, je weiter oben sie positioniert sind, einen kleineren Durchmesser als im Satz darunter. „Stamm“ 1 hat von außen eine Schicht der Wärmedämmung, um innerhalb des Füllstoffes die Temperatur konstant halten und damit optimale Bedingungen für den kapillaren Aufstieg des Wassers im Füllstoff zu gewährleisten (auf den Figuren nicht dargestellt). Statt des Stammes können auch die einzelnen Sätze wärmeisoliert werden.However, since the production of long fine capillaries is technically complicated and expensive, within the "stem" 1 the use of sentences 3 with capillary-porous filler 7 recommended. This one exists 4 of spherical or spherical similar hydrophilic elements 8th , These elements in each set, the further up they are positioned, have a smaller diameter than in the set below. "Stamm" 1 has from the outside a layer of thermal insulation to keep constant within the filler temperature and thus to ensure optimum conditions for the capillary rise of the water in the filler (not shown on the figures). Instead of the trunk, the individual sets can be thermally insulated.

Auf 5 ist im Querschnitt die „Verpackung“ des Satzes dargestellt, der die Bildung der kapillaren Wege zwischen den kugelartigen Elementen sichtbar macht. Die Wurzeln des Baumes 14 3 sind ebenfalls als Satz gefertigt, der im Querschnitt die Form eines Kreises mit einer Öffnung 9 in der Mitte hat. An diesem Satz ist das untere Ende des Stammes 1 mit zwei Flanschen (der Blindflansch 10 unten und Flansch mit Öffnung für Rohr 11) fest fixiert. Eine Verbindung des Stammes 1 mit der Wurzel ist zum Beispiel mit Hilfe senkrechter Bolzen mit Muttern 12 und horizontaler Bolzen mit Muttern 13 bewerkstelligt. Die Wurzel ist aus kapillar-porösem Stoff 14 gefertigt und dient dem Aufsaugen des Grundwassers. Eine solche Wurzel ist ähnlich einer realen Baumwurzel in der Lage das Wasser von einer großen Fläche einzusaugen und zu speichern. Sie lässt die primäre Akkumulation des Wassers nicht nur aus wasserreichen Grundschichten zu, sondern auch aus oberen Schichten (Haftwasser und Sickerwasser). Die einzelnen Kollektoren 3 haben kapillar-poröse Abdeckungen 15, die aus einem intransparenten Material gefertigt sind, um die Energie des einfallenden Sonnenlichts gut zu absorbieren, was einen effektiven Aufstieg des Grundwassers sichert. Jeder einzelne Kollektor 5 hat im Zentrum eine Öffnung 16, durch welche er am „Stamm“ 1 befestigt ist. Mit Hilfe von Flanschen 17 wird er in der gewünschten Position fixiert. Im Längsschnitt betrachtet hat jeder Kollektor die Form eines abgestumpften Kegels, wobei seine Arbeitsfläche zum „Stamm“ 1 hin geneigt ist.On 5 is shown in cross-section the "packaging" of the sentence, which makes the formation of the capillary paths between the spherical elements visible. The roots of the tree 14 3 are also made as a set, which in cross section the shape of a circle with an opening 9 in the middle has. At this sentence is the lower end of the tribe 1 with two flanges (the blind flange 10 bottom and flange with opening for pipe 11 ) firmly fixed. A connection of the tribe 1 with the root is for example by means of vertical bolts with nuts 12 and horizontal bolt with nuts 13 accomplished. The root is made of capillary-porous material 14 manufactured and serves to absorb the groundwater. Such a root is similar to a real tree root able to suck and store the water from a large area. It allows the primary accumulation of water not only from water-rich ground layers, but also from upper layers (caustics and leachate). The individual collectors 3 have capillary-porous covers 15 made of a non-transparent material to absorb the energy of the incoming sunlight well, which ensures an effective rise of the groundwater. Every single collector 5 has an opening in the center 16 through which he is at the "trunk" 1 is attached. With the help of flanges 17 he is fixed in the desired position. Viewed in longitudinal section, each collector has the shape of a truncated cone, with its working surface forming the "trunk" 1 is inclined.

Auf 6 ist der Längsschnitt eines einzelnen Kollektors sowie seine Draufsicht dargestellt. Hier ist 1: der „Stamm“ mit den Sätzen und ihren kapillar-porösem Füllstoff 8. Die Arbeitsfläche 21 des einzelnen Kollektors ist gefertigt aus dem kapillar-porösen Stoff 15 und hat die Form eines abgestumpften Kegels. Jeder Kollektor hat unter seiner Arbeitsfläche Abflussröhrchen 18. Jedes davon ist in seinem oberen Teil verbunden mit dem ringförmigen Kanal 19, in dem das Kondenswasser gesammelt wird, das sich bildet auf dem für Sonnenlicht durchlässigen Deckel 20, der den Kollektor abdeckt. Der untere Teil des Abflussröhrchens hat einen Stutzen 22, der verbunden ist mit dem zentralen Rohr 23, das im Zentrum des Baumstammes seiner Achse entlang vom Oberteil bis fast zum Niveau der Erde verläuft. Die Draufsicht auf 6 zeigt zwei Abflussröhrchen 18.On 6 the longitudinal section of a single collector and its top view is shown. Here is 1 : the "trunk" with the sets and their capillary-porous filler 8th , The work surface 21 of the single collector is made of the capillary-porous material 15 and has the shape of a truncated cone. Each collector has drainage tubes under its work surface 18 , Each of them is connected in its upper part to the annular channel 19 in which the condensed water is collected, which forms on the sunlight-permeable lid 20 covering the collector. The lower part of the drainpipe has a spigot 22 which is connected to the central tube 23 which runs in the center of the tree trunk of its axis along the upper part almost to the level of the earth. The top view 6 shows two drainpipes 18 ,

Aus [1] ist bekannt, dass Kapillaren in den Strukturen wachsender Pflanzen und Bäume den Aufstieg nach oben von Wasser mit allen für die Pflanzen notwendigen Nährstoffen bewerkstelligen (von den Wurzeln der Pflanzen zu den Blättern der Krone). Diese Eigenschaft der Kapillaren kann im einfachsten Fall damit erklärt werden, dass, wenn die Kapillare 7 befeuchtet wird, der Druck in der Kapillare kleiner wird und die Flüssigkeit hinauf zu steigen beginnt.From [1] it is known that capillaries in the structures of growing plants and trees accomplish the upward rise of water with all the nutrients necessary for the plants (from the roots of the plants to the leaves of the crown). In the simplest case, this property of the capillaries can be explained by the fact that when the capillary 7 is moistened, the pressure in the capillary is smaller and the liquid begins to rise.

Dieser Aufstieg des Wassers geschieht so lange, bis der Überfluss des hydrostatischen Druckes P_q = q · g · h den Mangel des Druckes P_f = 2y / r, der bei der Krümmung der Oberfläche der Flüssigkeit entsteht, ausgleicht.This rise of water occurs until the abundance of the hydrostatic pressure P _q = q · g · h compensates for the lack of pressure P _f = 2y / r, which arises at the curvature of the surface of the liquid.

Hier sind die Werte:

„2R“ - der Durchmesser der Kapillare,
„P_q“ - der Überfluss des hydrostatischen Drucks;
„g“ - Freifallbeschleunigung;
„q“- die Dichte der Flüssigkeit;
„h“ - ist dem Radius des Rohrs proportional;
„y“ - die Oberflächenspannung;
„r“ - der Krümmungsradius des Meniskus der Flüssigkeit;
„ß“ - der Winkel zwischen „r“ und der Linie des Durchmessers der Kapillare.

Here are the values:

"2R" - the diameter of the capillary,
"P _q " - the abundance of hydrostatic pressure;
"G" - free fall acceleration;
"Q" - the density of the liquid;
"H" - is proportional to the radius of the pipe;
"Y" - the surface tension;
"R" - the radius of curvature of the meniscus of the fluid;
"Ss" - the angle between "r" and the line of the diameter of the capillary.

Die Bedingung des Gleichgewichtes: 2y / r = q g h. Bei einem Radius der Kapillare « R» : R = r cos ß und entsprechend r = R / cos ß. Dann R = q g h / 2y cos ß.The condition of equilibrium: 2y / r = q g h. With a radius of the capillary "R": R = r cos ß and correspondingly r = R / cos ß. Then R = q g h / 2y cos β.

Bei der Befeuchtung der Kapillarwände durch Flüssigkeit ß < 90 ° ist cos ß - positiv, d.h. die Aufstiegskraft ist bedingt durch den positiven Winkel.When moistening the capillary walls by liquid β <90 °, cos β is positive, i. the power of advancement is conditioned by the positive angle.

Die Größe « h » erreicht das Maximum bei voller Befeuchtung, wenn ß = 0 oder 180° ist, und cos ß = + / - 1 und der Wert «h» nimmt mit der Temperatur deutlicher ab als «q». Der volle Druck: P = P_a + P_q + P_f. Hier sind: „P_a“ - der Außendruck; „P_q“ - der Überfluss des hydrostatischen Druckes; „P_f“ - der Mangel des Druckes in der Flüssigkeit.The size «h» reaches the maximum at full humidification when ß = 0 or 180 °, and cos ß = + / - 1 and the value «h» decreases with the temperature more clearly than «q». The full pressure: P = P _a + P _q + P _f . Here are: "P _a " - the external pressure; "P _q " - the abundance of hydrostatic pressure; "P _f " - the lack of pressure in the liquid.

Der Bewegung des Wassers im lebenden Baum vollzieht sich entsprechend dem Gradienten der abnehmenden freien Energie (bzw. der Molekularaktivität), der häufig als Differenz der Wasserpotenziale ausgedrückt wird. Dabei, wenn die Differenz der freien Energie oder Potenziale durch irgendeinen beliebigen äußeren Einfluss bewirkt wird, etwa durch Druck oder Schwerkraft, dann wird die Bewegung des Wassers als Massestrom bezeichnet. In [2] sind Beispiele ähnlicher Prozesse genannt: Fluss von Wasser in Rohren unter Einwirkung von Druck, das Ausfließen des Wasserstrahls durch Einfluss der Schwerkraft und auch der Aufstieg des Saftes in Pflanzen und Bäumen, der durch Wasserverdunstung in Laub und Trieben der Pflanzen, bzw. der Bäume hervorgerufen wird. Diese Verdunstung geschieht durch Erwärmung der Oberfläche der vielen Blätter in der Baumkrone.The movement of water in the living tree occurs according to the gradient of decreasing free energy (or molecular activity), which is often expressed as the difference of water potentials. In this case, if the difference in free energy or potential is caused by any external influence, such as pressure or gravity, then the movement of the water is called mass flow. In [ 2 ] are examples of similar processes called: flow of water in pipes under the influence of pressure, the flow of water through the influence of gravity and also the rise of the juice in plants and trees, by water evaporation in leaves and shoots of plants, or trees is caused. This evaporation happens by warming the surface of the many leaves in the treetop.

Erfolgreiches Wachstum der Bäume hängt natürlich ab von der Wechselwirkung einer ganzen Reihe physikalischer Prozesse. Zu diesen Prozessen gehören die Photosynthese der Kohlehydrate im Gewebe der Bäume, die Atmung - Oxydierung der Nährstoffe in lebendigen Zellen der Pflanzen, die Assimilation - Umwandlung der Nahrungselemente in den Zellwänden für die Wachstumsprozesse der Pflanzen, die Akkumulation der Nährstoffe in den Zellen des Holzes und der Rinde, die Absorption des Wassers und der Mineralstoffe aus dem Boden, die Absorption von Sauerstoff und Kohlendioxid aus der Luft und schließlich die Translokation - also die Fortbewegung der Mineralstoffe von einem Teil des Baumes zum anderen und die Transpiration, d.h. Wasserverlust in Form von Dampf ist seinem Grund nach ein Verdampfungsprozess.Of course, successful growth of the trees depends on the interaction of a whole series of physical processes. These processes include photosynthesis of carbohydrates in the tissues of trees, respiration - oxidation of nutrients in living cells of plants, assimilation - transformation of food elements in the cell walls for the growth processes of plants, the accumulation of nutrients in the cells of the wood and the bark, the absorption of water and minerals from the soil, the absorption of oxygen and carbon dioxide from the air and finally the translocation - ie the movement of minerals from one part of the tree to the other and the transpiration, ie Water loss in the form of steam is basically an evaporation process.

Die Transpiration erweist sich als der wichtigste Faktor des gesamten Wasserhaushalts der Pflanzen, da die Verdunstung des Wassers den energetischen Gradienten schafft, der die Ursache ist für die Bewegung des Wassers innerhalb der Pflanze. Sie bestimmt die Geschwindigkeit der Wasserabsorption, die Intensität des Aufstiegs des Saftes und den fast täglichen Bedarf an Wasser in den Blättern der Bäume.Transpiration proves to be the most important factor in the overall water balance of the plants, as the evaporation of the water creates the energetic gradient that causes the movement of the water within the plant. It determines the rate of water absorption, the intensity of the rise of the juice and the almost daily need for water in the leaves of the trees.

Ein abgesondert stehender Baum kann 200-400 Liter Wasser am Tag verdunsten und in den feuchten südlichen Appalachen verliert der Laubwald 42 - 55 cm im Jahr. Mehrere hundert Liter Wasser werden von Pflanzen und Bäumen benötigt für jedes Kilogramm trockener Masse, die sie produzieren. 95% dieses Wassers fließen einfach durch die Pflanzen und Bäume und werden bei der Transpiration wieder abgegeben [3].A secluded tree can evaporate 200-400 liters of water per day and in the humid southern Appalachian deciduous forest loses 42 - 55 cm a year. Several hundred liters of water are needed by plants and trees for every kilogram of dry mass that they produce. 95% of this water simply flows through the plants and trees and is released again during transpiration [3].

Es wird vorgeschlagen, genau diesen Prozess im künstlichen Baum zu nutzen und ihm auf diese Weise eine neue, zusätzliche Funktion zu geben - jene, Grundwasser zu gewinnen und zu sammeln. Das Verhältnis zwischen der Gesamtoberfläche der „Wurzel“ des künstlichen Baumes und der Gesamtoberfläche der „Krone“ ist hier ein wichtiger Faktor.It is proposed to use exactly this process in the artificial tree, giving it a new, additional function - that of extracting and collecting groundwater. The relationship between the total surface of the "root" of the artificial tree and the total surface of the "crown" is an important factor here.

Eine Gewährleistung physiologischer Wachstumsfunktionen ist bei dem gegebenen künstlichen Baum nicht vorgesehen.A guarantee of physiological growth functions is not provided in the given artificial tree.

Die vorgenommene Bewertungsrechnung zeigt, dass der zur Anwendung vorgeschlagene kapillar-poröse Stoff, der die Sätze ausfüllt, die Fähigkeit hat, Wasser auf die Höhe eines Baumes (bis zu 3 Meter) zu bringen.The evaluation calculation carried out shows that the capillary-porous substance proposed for use, which fills the sentences, has the ability to bring water up to the height of a tree (up to 3 meters).

Um die Konstruktion des Baumes zu optimieren wird vorgeschlagen, im Inneren des Stammes 1 Sätze zu verwenden, die mit kapillar-porösem Stoff gefüllt sind. Dieser Stoff besteht aus kugelartigen Elementen, deren Durchmesser von Satz zu Satz in Richtung von unten nach oben geringer wird. Dies ermöglicht es, den einzelnen Kollektoren, die auf unterschiedlicher Höhe angeordnet sind, eine mehr oder weniger gleiche Menge des Wassers zuzuführen ohne wesentliche Senkung des Durchsatzes (etwa durch Salzablagerungen) der Kapillaren. Innerhalb des Stammes befinden sich drei aufeinander stehende verbundene Sätze. Jeder Satz ist 1m hoch. In den Sätzen befinden sich die Kugeln des hydrophilen Stoffes. Die Durchmesser der Kugeln sind unterschiedlich, die Kugeln im unteren Satz sind die größten, im oberen die kleinsten. In Abhängigkeit von der Lage der Kugeln in der Aufschüttung entstehen Kapillaren unterschiedlichen mittleren Durchmessers. Eigentlich liegt hier ein „modellhafter“ kapillar-poröser Körper vor, der aus sphärischen Teilchen besteht. Diese können auf unterschiedliche Weise eingelagert sein, was wiederum Größe und Form der Poren zwischen ihnen beeinflusst. Verschiedene Arten der Einlagerung sind in [4] untersucht. Die am wenigsten dichte Einlagerung der Teilchen ist kubisch, die dichteste ist hexagonal.To optimize the construction of the tree is proposed inside the trunk 1 Use phrases filled with capillary porous material. This fabric consists of spherical elements whose diameter decreases from set to set in the direction from bottom to top. This makes it possible to supply the individual collectors, which are arranged at different levels, a more or less equal amount of water without significantly reducing the throughput (such as salt deposits) of the capillaries. Within the tribe are three consecutive connected sentences. Each set is 1m high. The sentences contain the spheres of the hydrophilic substance. The diameters of the balls are different, the balls in the lower set are the largest, in the upper the smallest. Depending on the position of the balls in the bed, capillaries of different mean diameters are formed. Actually, here is a "model" capillary-porous body, which consists of spherical particles. These can be stored in different ways, which in turn affects the size and shape of the pores between them. Different types of incorporation have been studied in [4]. The least dense inclusion of the particles is cubic, the densest is hexagonal.

Die vorläufige Bewertungsrechnung zeigt die musterhaften Durchmesser der kugelartigen Elemente D und die Durchmesser der gebildeten Kapillaren d (7) wie folgt:

für den unteren Satz
D = 4,10 · 10^-5 m ≈ 40 Mikrometer
d = 2,993 · 10^-5 m ≈ 30 Mikrometer
für den mittleren Satz
D = 2,05 · 10^-5 m ≈ 20 Mikrometer
d = 14,96 · 10^-5 m ≈ 15 Mikrometer
für den oberen Satz
D = 1,366 . 10^-5 m ≈ 14 Mikrometer
d = 0,997 . 10^-5 m ≈ 10 Mikrometer

The preliminary evaluation calculation shows the exemplary diameters of the spherical elements D and the diameters of the capillaries d formed ( 7 ) as follows:

for the lower sentence
D = 4.10 x 10 ^-5 m ≈ 40 microns
d = 2.993 × 10 ^-5 m ≈ 30 micrometers
for the middle sentence
D = 2.05 × 10 ^-5 m ≈ 20 microns
d = 14.96 × 10 ^-5 m ≈ 15 micrometers
for the top sentence
D = 1.366. 10 ^-5 m ≈ 14 microns
d = 0.997. 10 ^-5 m ≈ 10 microns

Der vorgeschlagene künstliche Baum funktioniert auf folgende Weise:The proposed artificial tree works in the following way:

Die Wurzel 14 3 sammelt infolge ihrer kapillaren Eigenschaften das Grundwasser und führt es zum unteren Teil des Stammes 1. Das Wasser gerät in das Kapillarsystem des unteren Satzes mit dem kapillar-porösen Füllstoff, der sich in Stamm 1 befindet und steigt unter der Wirkung der Kapillarkräfte bis zum ersten Niveau des Kollektors.The root 14 3 collects the groundwater due to its capillary properties and leads it to the lower part of the trunk 1 , The water gets into the capillary system of the lower set with the capillary-porous filler, which is in the trunk 1 is located and rises under the action of capillary forces up to the first level of the collector.

Weiter fließt das Wasser in zwei Richtungen: waagrecht zu dem einzelnen Kollektor dieses Niveaus und senkrecht nach oben in den nächsten Satz mit dem kapillar-porösen Stoff. Der Teil des Wassers, das in den einzelnen Kollektor 5 des ersten Niveaus gelangt, verdampft dank Einwirkung der Sonnenstrahlen auf die kapillar-poröse Schicht 15, kondensiert auf dem transparenten Deckel 20 des Kollektors und wird im Ringkanal 19 gesammelt und fließt durch die Abflussröhrchen 18 in das zentrale Rohr 23 6 ab.Further, the water flows in two directions: horizontally to the single collector of this level and vertically upwards in the next set with the capillary-porous fabric. The part of the water that is in the individual collector 5 the first level evaporates, thanks to the action of the sun's rays on the capillary-porous layer 15 , condensed on the transparent lid 20 of the collector and is in the annular channel 19 collected and flows through the drainpipe 18 in the central tube 23 6 from.

Das übrige Grundwasser steigt auf Grund der kapillaren Eigenschaften des zweitens Satzes, der mit kapillar-porösem Stoff gefüllt ist, nach oben.The remaining groundwater rises due to the capillary properties of the second set, which is filled with capillary-porous material, upwards.

Die kugelartigen Elemente im zweiten Satz haben einen kleineren Durchmesser als jene im unteren Satz. Dies ermöglicht es dem Grundwasser, zu den einzelnen Kollektoren des zweiten Niveaus zu gelangen.The spherical elements in the second set have a smaller diameter than those in the lower set. This allows the groundwater to reach the individual second level collectors.

Hier wird das Wasser wiederum geteilt, analog dem Verfahren, wie es sich beim ersten Niveau abgespielt hat.Here, the water is divided again, analogous to the process, as it has played at the first level.

Ein Teil des Grundwassers gelangt zum einzelnen Kollektor des zweiten Niveaus, während das übrige Wasser auf Grund der kapillaren Eigenschaften des dritten Satzes mit dem kapillar-porösen Stoff nach oben steigt. Hier ist der Durchmesser der kugelartigen Elemente wiederum kleiner als im Satz darunter. Das Wasser kann dadurch zu den einzelnen Kollektoren des dritten Niveaus steigen.Part of the groundwater goes to the single collector of the second level, while the rest of the water rises due to the capillary properties of the third set of capillary porous material. Again, the diameter of the spherical elements is smaller than in the sentence below. The water can thereby rise to the individual collectors of the third level.

Je nach Höhe des künstlichen Baumes kann die Anzahl der Ebenen (Niveaus) verschieden sein. Bei der Verdunstung des Wassers von der Arbeitsfläche der einzelnen Kollektoren entsteht in den Kapillaren eine Art des Unterdruckes, die entsprechend dem oben geschilderten Mechanismus den Aufstieg weiterer Wassermengen gewährleistet.Depending on the height of the artificial tree, the number of levels may be different. When the water evaporates from the working surface of the individual collectors in the capillaries creates a kind of negative pressure, which ensures the rise of further amounts of water according to the mechanism described above.

Die Wärmedämmung des Stammes 1 oder der Sätze macht die Zuleitung des Wassers durch den kapillar-porösen Stoff in den Sätzen 7 des Stammes 1 zu den einzelnen Kollektoren effektiver.The thermal insulation of the trunk 1 or sets makes the supply of water through the capillary-porous material in the sentences 7 of the tribe 1 to the individual collectors more effective.

Dies wird bewirkt einerseits durch die Vergrößerung des thermischen Gradienten zwischen den sich erwärmenden Kollektoren und dem Stamm. Andererseits wird dem Anstieg der Wassertemperatur entgegengewirkt, der die Effektivität der Kapillarität im kapillar-porösen Stoff verringert [5].This is achieved on the one hand by increasing the thermal gradient between the heating collectors and the trunk. On the other hand, it counteracts the increase in water temperature, which reduces the effectiveness of capillarity in the capillary-porous material [5].

Auf 8 ist der im Grund befestigte künstliche Baum beispielhaft dargestellt.On 8th the grounded artificial tree is exemplified.

Die Länge des Oberteiles des Stammes „I“ und seines unterirdischen Teiles „L“ , die Länge des inneren zentrales Rohrs im Oberteil des „Stammes“ 1 des Baumes und auch die Durchmesser D₁ , D₂ ... D_n-1 , D_n , die Neigungswinkel und die Anzahl der Kollektoren der Baumkrone und ihre Durchmesser sind veränderbar und können unterschiedlich gewählt werden in Abhängigkeit von:

- Bedingungen des Wasservorkommens im Boden
- Intensität der Sonneneinstrahlung
- lokalem Klima und Dauer des Arbeitszyklus des künstlichen Baumes.

The length of the upper part of the trunk "I" and its underground part "L", the length of the inner central tube in the upper part of the "trunk" 1 of the tree and also the diameters D ₁ . D ₂ ... Dn _-1 . D _n , the angle of inclination and the number of collectors of the treetop and their diameters are changeable and can be chosen differently depending on:

- Conditions of water occurrence in the soil
- intensity of sunlight
- Local climate and duration of the working cycle of the artificial tree.

Die gegebenen künstlichen Bäume können parallel als auch nacheinander für das Sammeln des Wassers verbunden werden und auch bei individueller Verwendung für verschiedene Zwecke benutzt werden.The given artificial trees can be connected in parallel as well as sequentially for the collection of the water and also be used for individual purposes for individual purposes.

Einer der Hauptvorteile des hier angebotenen künstlichen Baumes ist die Tatsache, dass der Prozess der Wassergewinnung durch Nutzung der Kapillarität und der Sonnenenergie ohne zusätzlichen Aufwand an Energie erfolgt.One of the main advantages of the artificial tree offered here is the fact that the process of obtaining water through the use of capillarity and solar energy takes place without additional expenditure of energy.

Literaturverzeichnisbibliography

1. Braun, HJ, construction and life of trees Rombach-Verl. Freiburg, 1988, pp. 56-58
Second Paul J. Kramer and Theodore T. Kozlowski, Physiology of Woody Plants, New York Academic Press San Francisco London, 1979, Chapter 1, p. 404
Third Paul J. Kramer and Theodore T. Kozlowski Physiology of Woody Plants, New York Academic Press San Francisco London, 1979, Chapter 1, p. 408
4th ABLIKOV, "Teopiya cyшки", Mokkva, Энepгия, 1968, cтp.36- 37
5. A.B. Лыков «Tepлoмaccooбмeн» Cppaвочник Mokkva, Энepгия 1972, cтp. 363

Claims

Artificial tree consisting of elements similar to the stem, the roots and the treetop, in the stem of which is a capillary-porous filler for the rise and accumulation of groundwater, characterized in that from the capillary-porous filler in the Stem sets are formed, which are arranged in the trunk to each other, the capillaries in the sentences in the direction of the axis of the stem have different diameters, which decrease from sentence to sentence from bottom to top, and the different sets have different heights.

Artificial tree behind Claim 1 , characterized in that the individual sets within the trunk for the formation of the capillary structure are filled with spherical elements, the diameters of the spherical elements decreasing from the bottom to the top.

Artificial tree after one of the Claims 1 to 2 , characterized in that the root of the tree is made as a spatial porous set with an opening in the center, said set being fixedly connected in its opening to the trunk.

Artificial tree after one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the analog of the tree crown consists of individual collectors, which are placed together with intermediate rings by existing central openings on the top of the tree trunk, wherein the individual collectors have diameters which are smaller from bottom to top.

Artificial tree behind Claim 4 characterized in that drainpipes collect the condensate in a centralized manner, the drainpipes being disposed below the respective collectors having a transparent lid.

Artificial tree after one of the Claims 1 to 5 characterized in that the capillary filler of the stem from its upper end to the lower end in the center has an opening into which a pipe is inserted, the pipe having nozzles serving as a branch for the connection of pipelines or local storages, having.

Artificial tree after one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the trunk is covered on the outside by a thermal insulation.