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Energiegewinnung ohne unseren Planeten zu zerstören, oder hunderttausende von Menschen großen gefahren aus zu setzten ist eines der dringendsten Probleme unserer Zeit. Einige Arten solcher Energieerzeugung sind uns wohl bekannt:
Wasserkraft, erprobt und sauber, leider nur in gebirgigen Regionen mit gutem Niederschlagsaufkommen in ausreichendem Maße verfügbar, und wo gigantische Staudammprojekte verwirklicht werden müssen, keineswegs nur Umweltfreundlich. Was die Umsiedelungsmaßnahmen für die betroffenen Menschen bedeutet, kann auch nicht außer acht bleiben.
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Windkraft, auch diese wird, wie die Wasserkraft schon seit sehr langer Zeit vom Menschen genutzt. Großer Nachteil, Wind bläst nicht auf Knopfdruck und in dicht besiedelten Ländern kann die Belästigung durch den Schattenschlag zum Problem werden.
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Sonnenenergie, wieder das Problem dass sie einfach nicht stetig zur Verfügung steht.
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Nebelreiche Monate haben oft weder Sonne, noch Wind.
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Selbst ein mix von Wind und Sonnenenergie braucht als dritte Komponente einen jeder Zeit verfügbaren Pat, also wohl in irgendeiner Weise wieder Umwelt belastend erzeugte Energie.
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Energie aus Biogas oder Alkohol ist keineswegs unumstritten (Nahrungsmittel Verknappung) Auch über die Möglichkeit des Abbaus fossiler Methangasvorkommen herrscht bezüglich der Auswirkungen auf die Umwelt keine Einigkeit.
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Fazit: Eine durchgehende Versorgung mit unbestritten umweltfreundlicher Energie war bisher nicht möglich.
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Hier soll nun diese Erfindung Abhilfe schaffen. Wohl ist es allgemein bekannt, mit welcher Kraft ein untergetauchter Hohlkörper in einer Flüssigkeit nach oben drängt, saubere und immer verfügbare Energie, könnte man sie irgendwie nutzbar machen. Nutzbar machen, obwohl der Energieerhaltungssatz dagegen spricht?
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Ja wohl, nach einer gehörigen Anzahl von Tests und darauf folgender Berechnungen konnte in diesem Zusammenhang schließlich, für die hier beschriebene Erfindung, folgender Leitsatz formuliert werden: Die Anlage durch Erhöhung des Ringquerschnittes zu optimieren, führt zu einem nahezu Exponentiellen anstieg der Bruttoleistung, im Verhältnis zum eher linear ansteigenden Reibungswiderstand.
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Dieser Satz hat seine Gültigkeit, sowohl für Anspruch 1 als auch für Patentanspruch 2.
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Anspruch 1 Siehe Querschnittszeichnung (enthält nur das wesentliche)
a; Flüssigkeitsbehälter (Zweckmäßiger Weise zu einem Teil in die Erde versenkt, wobei dann für die Zuführung des Ringes ein Schacht oder Erdrohr erforderlich ist.)
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Der Flüssigkeitsbehälter ist bis ganz oben mit Flüssigkeit (z. B. Wasser) gefüllt.
b; Arbeitsring, dieser muss glatt sein wie der Zylinder eines Hydraulikkolbens, da er durch eine Dichtung wie Stand der Technik (Kolbenhydraulik) von unten in den Flüssigkeitsbehälter geführt wird.
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Das Innere des Arbeitsringes besteht in unserer Zeichnung aus sechzehn Hohlkörpern (c;) (Gasdichte Kammern die Luft, oder ein anderes Gas enthalten) und eben so vielen Flutungssegmenten (d;). Erst durch die Flutungssegmente werden aus den Hohlkörpern Auftriebskörper. (Um den Arbeitsring in einen bestehenden Flüssigkeitsbehälter einbauen zu können, müssen zwei diametral gelegene Flutungskammern demontierbar sein.)
e; Flutungsventile Pro Flutungskammer ein Ventil, die Ventile öffnen (nach Passieren der Dichtung) in der Flüssigkeit und schließen wieder wenn sie die Flüssigkeit verlassen. Beim schließen des Ventils wird möglichst viel Flüssigkeit drucklos im Flutungssegment eingeschlossen und mit auf den Rundkurs genommen. (Liefert zusätzliche Energie, siehe Anspruch 2)
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Paarweise, b. z. w. Kreuzweise angeordnete, justierbare Führungsräder an mindestens drei stellen des Arbeitsringes halten den Ring in Position. Kurz vor oder nach der Dichtungsmuffe befindet sich, an der Innenseite des Arbeitsringes das Kraftübertragungsrad. In Professionell gebauten Anlagen kann die Kraftübertragung durch Induktion (Stand der Technik) erfolgen.
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Das Kraftübertragungsrad wird dann zum Führungsrad mit (an dieser Stelle), höchster Belastung.
f; Dichtungsmuffe mit (Dichtung wie Stand der Technik, z. B. 0-Ring) Die Dichtungsmuffe, hat exakt die Krümmung des Arbeitsringes und liegt nur so nahe an ihm an, dass er nicht schleift. Diese Muffe ist zweiteilig, der eine Teil ist fest in die Öffnung des Flüssigkeitsbehälters eingegossen, mit einem zur Flüssigkeit hin überstehenden Stutzen. Der Schafft des zweiten Teils ist eng über diesen, mit einer Dichtung versehenen Stutzen gezogen und auf ihm so arretiert, dass er auswechselbar ist. An diesem Schaft ist nun die eigentliche Dichtung angebaut. (Ausgewechselt wird, wenn die Dichtung verschlissen ist. Hierzu muss die Flüssigkeit abgelassen und eines der Flutungssegmente abmontiert werden.)
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Wie auf der Zeichnung ersichtlich, sind immer mindestens drei Hohlkörper in der Flüssigkeit und bewirken durch ihre Auftriebskraft eine eigendynamische Drehung des Arbeitsringes.
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In Patentanspruch 2 soll mit der gleichen Vorrichtung „halber Ring in einer Flüssigkeit”, eine andere Eigenschaft von flüssigen Körpern genutzt werden. Die Tatsache nämlich, dass ein Körper (flüssig oder fest) innerhalb einer Flüssigkeit schwerelos ist, wenn beide das gleiche spezifische Gewicht haben. Wie in Anspruch 2 beschrieben, führt dies zu einem Ungleichgewicht des Ringes, wobei die suche dieses auszugleichen zu einer permanenten Drehung des Ringes führt.
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Wer mit dieser Behauptung ein Problem hat, dem sei an dieser Stelle ein einfaches Experiment angeraten:
Man fülle einen Eimer mit Wasser (etwa 30 cm) und stelle diesen auf einen Hocker. Jetzt suche man einen Kleiderbügel, der an den Seiten links und rechts je eine Öse oder einen Haken hat und befestige daran z. B. mit einer Schnur, in gleichem Abstand (ca. 30 cm), je eine volle Flasche Mineralwasser (egal ob Glas- oder Plastikflasche). Jetzt nehme man den Kleiderbügel mit den angehängten Flaschen in der Mitte, so dass die Flaschen sich die wage halten und senke sie über dem Wassereimer ab. (Eine Flasche sollte in das Wasser eintaucht, während die andere daneben bleibt.) Das Ungleichgewicht wird sofort sichtbar!
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Patentanspruch 2 unterscheidet sich von 1, bei seiner Ausführung in folgenden Punkten:
- • Der Flüssigkeitsbehälter darf einen ebenen Boden haben, kann also auch einfach überirdisch aufgestellt werden.
- • Die Zuführung des Ringes in den Flüssigkeitsbehälter erfolgt unten seitlich, also in diametrale zum Scheitel des Ringes.
- • Hohlkörper, Flutungskammern und Ventile sind nicht nötig. Lediglich diametral gegenüber, je ein Segment für die Montage und das auswechseln verschlissener Dichtungen. Von diesen Segmenten muss mindestens eines so konstruiert sein, dass ein kurzes Stück des Ringes herausnehmbar ist (Dichtungswechsel). Nach einem Dichtungswechsel muss der Ring an der Öffnungsstelle wieder sorgfältig geglättet werden. (Der Beschreibung folgt ein Ausführungsbeispiel in dem auf die Möglichkeit, den Ring später zu öffnen verzichtet wird, die vor und Nachteile dürften sich die Wage halten.)
- • In einfach gebauten Anlagen dieser Art, werden die zwei Ringhälften mit der gleichen Flüssigkeit gefüllt wie der Behälter. Dies erfordert eine Vorrichtung zum befüllen und entleeren, ausgeführt als Verschraubung oder Ventil. Soll hingegen eine Kraftübertragung durch Induktion erfolgen und sind hiefür Hohlkammern erforderlich, so muss das spezifische Gewicht ausgeglichen werden z. B. durch eine Betonschale des Ringes. Das Gewicht des Ringes, auf einem bestimmten Abschnitt, muss dem Gewicht der durch ihn auf diesem Abschnitt verdrängten Flüssigkeit möglichst genau entsprechen.
- • Zusätzlich ist für diese Ausführungsart auf der Trockenseite des Ringes ein massiver Stützkeil mit Abrollrädern erforderlich, welcher annähernd bis zur halben Höhe des Ringes reichen sollte, um das Gewicht zu tragen. Einige dieser Räder müssen auf der Ringinnenseite dagegen halten. Hat man die einfache Art der Kraftübertragung, können die Abrollräder auch gleich für die Kraftübertragung genutzt werden.
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Sowohl bei Anspruch 1 als auch 2 sollte mittels einer Sprühpumpe, kurz vor dem passieren der Dichtung, ein Schmiermittel auf den Ring gesprüht werden. Dies würde die Lebensdauer der Dichtung erheblich verlängern.
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In technisch gut entwickelten Regionen wird der Ring möglicher Weise aus Edelstahl gefertigt und dem Zylinder einer Hydraulikanlage ähnlich sehen. Auch die Dichtung wird der von Hydraulikanlagen gleichen. Da dies alles längst stand der Technik ist, wird darauf nicht weiter eingegangen. Auch das einpassen der Ventile ist seit Jahrzehnten praxis.
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Zu Patentanspruch 3 Nebenanspruch für den Bau von kostengünstigen Formen zu Herstellung von Objekten aus faserverstärktem Kunstharz.
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Solche Formen lassen sich verhältnismäßig einfach herstellen durch Grabungen in geeignetem Gelände und eventuell, anböschen des Aushubes, oder im Winter auch im Schnee. Gelände mit lehmigem oder sandigem Untergrund ist sehr gut geeignet (Sandburgen). Um Verschmutzungen zu verhindern, wird die Form vor dem laminieren mit Plastikfolie ausgelegt, die nach dem Entformen abgezogen werden kann.
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Für das Nahtlose herstellen von Formen die innen hohl sind eignen sich Materialien die leicht ihren Aggregatszustand wechseln z. B. Schnee, Wachse oder Fette. Es wird aus diesen Stoffen die Form geschaffen und darüber laminiert nach dem aushärten wird an geeigneter Stelle ein kleines Loch gebohrt und die Form in einem temperierten Raum so aufgestellt, dass die einstige Form durch die Bohrung ablaufen kann.
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Zu Patentanspruch 4 Unteranspruch zur Ausführung einer einfachen Dichtung für oben beschriebene Anlage, welche erneuert werden kann, ohne den Ring öffnen zu müssen.
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Es reicht in diesem Fall, eine einteilige Muffe an die ein flaches, mindestens 6 cm breites Gummiband angelegt wird, das auf der ganzen Länge, mit einem Streifen von 2 cm breite auf dem Ring liegt. Ein 2 cm breites und mehrere Millimeter starkes Metallband (Aluminium) wird zur Druckabschottung in geringem Abstand darüber gelegt. Dieser Abstand wird mit Hochviscoser Latex überbrückt.
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(Mittels einer Schraubjustierung kann das Band zum erneuern des Dichtungsgummis geweitet und so über der Muffe nach hinten geschoben werden.) Ein zweites Metallband hat die Aufgabe sowohl das Gummiband als auch das erste Metallband zu Fixieren. Hierzu wird es auf der Muffe festgeschnallt und beide Metallbänder mittels Spangen miteinander verbunden.
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Als Ausführungsbeispiel soll nun eine Anlage beschrieben werden, welche auch von einem Farmer, weit ab von der Zivilisation gebaut werden könnte. Bevorzugen wollen wir in diesem Falle die Anlage, wie sie in Anspruch zwei beschrieben ist. Sie soll aber für diesen Zweck in einigen Punkten vereinfacht werden.
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Wesentliche Teile der Anlage will unser Farmer aus faserverstärktem Kunstharz erstellen. Um für den Ring eine Form zu herzustellen (siehe Unteranspruch 3), hebt er in ebenem Gelände einen ringförmigen Graben aus, der unter Berücksichtigung des angeböschten Aushubs 7,5 m äußeren Durchmesser haben wird. Wenn er den Aushub an der Seite anböscht muss er nicht tief graben, da der Ring nur 75 cm Querschnitt hat und die Form nur eine Schale für die eine Hälfte zu sein braucht. Er könnte die Form auch in Sand oder Schnee realisieren. Wichtig ist die Schlauchwaage (zu exakten Ausrichtung der Form), so wie ein präziser Mittelpunkt, durch den der genaue innere und äußere Radius vexiert wird. Das Profil des Grabens muss genau den halben Querschnitt des Ringes darstellen. Nachdem die Form gefestigt und geglättet ist muss die mittlere Tiefe der Form überall exakte 37,5 cm sein, in Bezug auf eine fixierte Höhe null die der Mittelpunkt des Ringprofils ist. Dünne Plastikfolie wird abgerollt und davon jeweils Längen von mindestens 130 cm abgeschnitten, die der Farmer dann quer über den Graben legt und nach unten andrückt. Angemachtes Harz wird nun auf die Folie gestrichen, wo dann die erste Lage Fasermatte eingelegt wird. Eine zweite, dritte und vierte Schicht folgt. Durch das Andrücken mit einer Stichwalze, können Lufteinschlüsse verhindert werden. Nachdem die letzte Lage abgebunden hat, wird er diese Ringhälfte aus seiner Form heben und auf quer liegenden Brettern o. ä. oberhalb der Form weiter bearbeiten. Ebenfalls aus faseverstärktem Kunstharz werden nun Scheiben angefertigt in der Größe des inneren Ringquerschnitts als Außenmaß und als Innenmaß ca. 50 cm lichter Durchmesser. Diese dienen der Stabilität des Ringes, sie werden in geringen Abständen in den Ring gestellt und verklebt. Gleichzeitig dienen sie als Skelett zum laminieren des oberen Bogens. Eine von diesen Scheiben ist vollflächig ausgebildet wie ein Teller. Mit Querverstrebungen erfolgt eine weitere Stabilisierungsmaßnahme ehe der Ring durch laminieren des oberen Bogens geschlossen wird. Während der obere Bogen voran schreitet müssen jeweils, solange es noch geht, an den Nahtstellen von innen zur Verstärkung weitere Laminatschichten aufgetragen werden.
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Nach abziehen der Plastikfolie wird dann auch außen über die Nahtstelle laminiert, hier jedoch nur eine Schicht. Nun kommt noch die Feinspachtelung und das schleifen. Hier muss er besonders sorgfältig arbeiten, der Ring muss danach absolut gleichförmig sein und er muss mit Feinschleifmittel und Polieren absolut glatt werden. Wahrscheinlich ist für diese letzten Arbeitsgänge ein mehrmaliges wenden des Ringes erforderlich.
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Auf dem fertigen Ring wird mm die Dichtungsmuffe laminiert. Hierfür werden 25–35 cm lange Steifen einer reißfesten Plastikfolie beidseitig mit Vaseline gleichmäßig eingeschmiert und in Längsrichtung Seite an Seite auf den Ring gedrückt, die Längsten außen, die Kürzesten innen. Anschließend wird eine weitere Lage Plastikfolie faltenfrei aufgedrückt.
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Darauf wird mm eine erste und nach dem abbinden eine zweite Laminatschicht von 20 cm mittlerer Länge gelegt. Nachdem auch diese abgebunden hat, wird die rohe Muffe auf dem Ring durch klopfen und ziehen beweglich gemacht und die untere Folie heraus gezogen. (Die weiteren Schichten werden nach dem verkleben der Muffe mit dem Wasserbehälter, auf laminiert, auch das kürzen auf gleiche Länge und das entraten erfolgt dann.) Zunächst aber wird der Farmer probeweise die Muffe einmal um den ganzen Ring ziehen. Nur wenn das problemlos geht, wird mit dieser Muffe weiter gearbeitet.
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Den Ort an dem der Ring stationiert werden soll, hat unser Farmer auch schon vorbereitet. Er hat dort zwei kämme mit einer Höhe von je 3,75 m aufgeschüttet, die einen parallelen Abstand von 7,5 m haben und deren zueinander schauende Böschungen eine Hohlkehle aufweisen in der form des Rings. Es sieht fast aus wie eine Halfpipe für Skateboarder. An der Stelle wo der Ring eingesetzt werden soll, hat er auf der rechten Seite eine Abrollbahn betoniert, mit integrierten Rollen und jeweils seitlich hochgezogen, dem Ringprofil entsprechend. Ab der unteren Mitte, weitet sich die Betonbahn mit einer knapp 40 cm tiefen Stufe. Die Betonbahn auf dieser linken Seite hat keine Rollen und ihr Profil würde platz bieten für einen Ring von 150 cm Durchmesser. Dieser zusätzliche Platz wird gebraucht für das „Wasserhorn” in welchem der Ring auf dieser Seite aufsteigt.
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Dieses Wasserhorn wird jetzt um den fertigen Ring herum gebaut. Der Farmer wird den Ring zunächst gut abdecken, damit dieser keinen Schaden nimmt. Weil das Wasserhorn den Ring nur auf der linken Seite ummantelt, braucht er diesmal nur eine Form für einen halben Ring, der aber 150 cm Durchmesser haben soll. Spätestens nach dem die untere Schale für das Wasserhorn aus der Form gehoben werden kann, wird unser Farmer den Arbeitsring einlegen um die Oberseite des Wasserhorns laminieren zu können.
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Das Wasserhorn stellt längst nicht so große Ansprüche an die Genauigkeit wie der Arbeitsring. An einem Ende des Hornes muss ein Boden konstruiert werden, hier sind innen eine Anzahl von Verstärkungen erforderlich, denn trotz der Betonstufe, die das Horn stützt, darf der Druck nicht unterschätzt werden. Dieser Boden umschließt die Dichtungsmuffe und wird mit ihr fest vergossen und das in einer Position, die außen kaum übersteht, zur Wasserseite hin aber mit ca. 15 cm. Noch vor dem festen eingießen der Muffe muss er Abstandshalter anbringen, die den Ring in der Mitte des Hornes fixieren. Diese bleiben dort solange bis die Anlage aufgestellt ist und alle Führungsräder justiert sind.
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Noch ist es aber nicht so weit. Als Tribut an die Pampa, benutzt unser Farmer keine Dichtung wie sie Hydraulikanlagen haben. Er hat nämlich keine Möglichkeit vorgesehen, den Ring zu öffnen. Die Dichtung, die unser Farmer verwendet (nach 4. Patent – Unteranspruch) wird um den Ring herum gebaut, wie ja auch das Wasserhorn. Ein Gummiband wird vorbereitet.
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Der Farmer schlitzt hierfür den Schlauch eines Fahrrades der Länge nach und schneidet ihn ab, wo das Ventil ist, welches er beseitigt. Länge 235 cm – müsste genau passen. Er legt es so um die Muffe (welche in diesem Falle einteilig ist), dass eine Lippe von 2 cm Breite rund herum auf dem Ring zu liegen kommt. Wenn sich die beiden Enden jetzt treffen soll der Gummi überall anliegen, aber er muss nicht stramm sein (auf der Muffe wird er, wegen ein wenig mehr an Umfang etwas Straffer sein). Zur Verbindung wird mit Reifenflickgehl eine Brücke darüber geklebt. Am Gummiband entlang wird nun auf den Ring ein wulstiges Begrenzungsband geklebt und das Gummiband mit Schmirgelpapier aufgeraut. Jetzt wird Hochviskose Latex angemacht und vornehmlich dort aufgetragen wo das Gummiband auf dem Ring liegt. Über diesen Steifen wird jetzt, in die noch verarbeitungsfähige Latex, ein 2 cm breites Metallband gelegt und so justiert dass es sich nicht über die angrenzende Muffe schieben lässt, aber auf das darunter liegende Gummiband keinen Druck ausübt. Zum einen soll das Metallband später den Druck des Wassers auf das Gummiband erheblich reduzieren und so den Reibungswiderstand in Grenzen halten, zum anderen aber auch dafür sorgen dass der, auf dem Ring liegende Gummi bleibt wo er sein soll. Weder soll er von dem sich drehenden Ring mitgenommen werden, noch soll er in die Muffe einwandern. Ein zweites Metallband mit einer justierbaren Klemmbefestigung zum schnellen spannen und entspannen wird nun so über die Muffe gespannt dass die vorher in beide Bänder eingedrehten Bolzen immer paarweise gegenüber stehen. Acht Bolzenpaare sind in unserem Falle gleichmäßig um den Arbeitsring angeordnet und werden jetzt mit Spangen verbunden.
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Zum Schluss wird, nach abbinden der Latex, das Begrenzungsband vorsichtig abgezogen und damit ist die Dichtung fertig. Eine solche Dichtung hat möglicher Weise keine so lange Lebensdauer wie die in der Beschreibung nach Anspruch 1 genannte, hat aber den Vorteil dass der Ring immer unversehrt bleiben kann und auch beim Bau schon einfacher ist, für unseren Farmer gute Gründe.
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Wie aber wechselt man nun so eine Dichtung? Zunächst das Wasser auslaufen lassen. Dann wird am oberen Ende des Wasserhornes das neue Gummiband angepasst und verklebt. Ein schlanker, gelenkiger Mitarbeiter mit Stirnlampe wird nun Abgeseilt, ebenso das Werkzeug und angemachte Latex. Das neue Dichtungsband zieht er an mehreren Bändern vorsichtig nach unten. Wegen der Dämpfe beim auftragen der Latex, wird ein Belüftungsschlauch hinterher geschoben. Nachdem die Spangen abgenommen sind werden beide Metallbänder soweit geöffnet, dass sie sich auf der Muffe nach hinten schieben lassen. Reste der alten Latex werden, soweit sie stören von dem vorderen Metallband abgezupft. Das ausgediente Gummiband wird durchgeschnitten und abgezogen. Bevor nun das neue übergezogen wird muss gründlich gesäubert werden. Das weitere verläuft wie schon beschrieben. Wird für das Flüssigkeitshorn von Anfang an ein größerer Durchmesser geplant, ist das erneuern der Dichtung einfacher.
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Zurück zum Ablauf. Nachdem die Dichtung installiert ist, wird der obere Bogen des Wasserhornes geschlossen und wieder mehrere Lagen Laminat aufgetragen.
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Jetzt kann die Anlage an ihrem Bestimmungsort aufgestellt werden. Am oberen Ende des Flüssigkeitshornes werden justierbare Führungsräder angebracht, von denen das an der Ringunterseite auch das Kraftübertragungsrad sein könnte. Auch oberhalb der Abrollbahn werden nun über den ganzen Abrollbereich verteilt, einige gut belastbare Führungsrollen angebracht so kann er sich die Führungsrollen innerhalb des Wasserhornes sparen und wird beim Befüllen des Ringes keine Probleme mit der Statik haben. Nach dem der Ring justiert ist und das Flüssigkeitshorn ausgerichtet, wird es außen mit Beton aufgefüttert um eventuellen Spannungen vorzubeugen. Die Abstandssicherung kann nun aus dem Wasserhorn entfernt werden. Jetzt darf der Farmer über ein geeignetes Getriebe einen Generator anschließen und nachdem er den Ring gefüllt hat (über ein gebohrtes loch, das anschließend wieder verschlossen wird), auch in das Wasserhorn soviel Wasser auffüllen dass der Generator auf Volllast läuft. Bei, bis oben gefülltem Wasserhorn, kann er eine Leistung von gut 20.000 N erwarten. Sicherlich genug für eine große Farm.
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Dezentraler von Leitungsproblemen unabhängiger und absolut umweltfreundlich erzeugter Strom, der nach Fertigstellung der Anlage so gut wie nichts mehr kostet. Sollte einmal eine Erweiterung gewünscht werden, kann er weitere Ringe in die vorhandene Aufschüttung stellen.
