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Die Erfindung betrifft eine weiterentwickelte modulare Beseitigungsvorrichtung für Öle und Chemikalien zum präventiven und nachsorgenden Umweltschutz. Sie dient zur Beseitigung sowohl von auf der Wasseroberfläche (Bäche, Flüsse, Seen, Buchten, offenes Meer) treibenden, als auch an Land auf nicht-absorbierenden Untergründen stehenden oder fließenden umweltgefährdenden Flüssigkeiten, insbesondere Öle und andere flüssige Chemikalien. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt ein primär aufsaugendes System dar, welches als positive Nebenwirkung auch eine sperrende Wirkung erzeugen kann. Die Neuerung besteht aus einer in bewährter Weise gebundenen Mineralwolle als Ausgangsmaterial, welches als hervorstechendes Merkmal in ein speziell entwickeltes Laminat aus sehr feinporigen Kunststoffvliesen eingearbeitet wird. Mehrere erfindungsmäßige Module können zu schwimmenden u-förmigen Gesamt-Systemen zusammengefügt werden, wobei der zwischen den Einzel-Modulen entstehende Innenraum mit Netzen über- und unterspannt ist, deren Ränder mit den, den Innenraum begrenzenden Schenkel-Modulen verbunden werden. Dieses Gesamt-System ermöglicht in einem Arbeitsgang flüssige Chemikalien in die Vorrichtung aufzunehmen und verklumptes Material in den Netzen aufzufangen.
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Aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 92 00 087 U1 ist eine Ölbeseitigungsvorrichtung mit einem Schwimmkörper bekannt, an dem ein faserartiges Ölbindemittel insbesondere aus gepresster Mineralwolle ohne Spiel durch ein Netz befestigt ist. Das faserartige Ölbindemittel bildet dabei einen mattenartigen Körper, der als solcher bei Einsatz der Ölbeseitigungsvorrichtung auf einer Wasseroberfläche entlang des äußeren Randes eines Schwimmkörpers aufliegt.
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Aus der Patentschrift
DE 42 22 438 A1 ist ein Öladsorber bekannt, der aus zwei jeweils mit einer Fasermatte gefüllten Zellen besteht, die durch einen perforierten Schlauch miteinander verbunden sind. Die Fasermatte der einen Zelle besteht aus hydrophobierten Glasfasern, während die Fasermatte der anderen Zelle aus nicht-hydrophobierten Glasfasern besteht. Die letztere Zelle soll sich im Betrieb mit Wasser füllen und nach Art eines Schwert-Kiels unter die Wasseroberfläche ragen. Die angesprochenen Fasermatten können zu einer Rolle zusammengerollt werden.
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Aus der Patentschrift
DE 19522 532 A1 ist eine Ölbarriere mit Überschwappsicherung bekannt, die aus fünf Zellen besteht, wobei Teilzellen wiederum nicht-hydrophobierte Glasfasern enthalten, um nach Art eines Schwert-Kiels im Betrieb unter die Wasseroberfläche zu ragen, während die drei weiteren Teilzellen hydrophobierte Glasfasern enthalten und auf der Wasseroberfläche schwimmen sollen. Eine der drei Teilzellen auf der Wasseroberfläche wird durch einen Abstandhalter so zu den anderen Teilzellen positioniert, dass ein Spülkanal entstehen soll. Auch die Zellen in diesem Patent sollen von einem perforierten Schlauch umschlossen sein.
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Aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 295 09 601 U1 ist eine Vorrichtung zur Beseitigung und/oder Begrenzung von auf einer Wasseroberfläche treibenden oder auf festem Untergrund stehendem Öl bekannt, welches wie unter
DE 92 00 087 aus an Schwimmkörpern befestigten Fasermatten besteht. Sie unterscheidet sich von der in
DE 92 00 087 genannten Erfindung, insofern dass die Fasermatten nicht durch eine zentrale Ausnehmung auf einen Schwimmkörper gefädelt werden, sondern durch ein Netz zusammengehalten werden.
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Aus der Patentschrift
WO 2007/101474 A1 ist eine Ölsperre bekannt, welche umfassend aus drei oder mehr miteinander verflochtenen Mineralwollsträngen besteht, welche biegbar und dennoch stabil sind. Aus der Patentschrift ergibt sich ferner, dass die Ölsperre vorzugsweise vier, besonders bevorzugt sogar acht miteinander verflochtene Stränge umfasst und somit im Wesentlichen einen runden Querschnitt besitzt. In bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung sind ein oder mehrere, vorzugsweise alle, der Mineralwollstränge von einem Netz schlauchförmig umgeben, zur Verbesserung der Stabilität. Die Ölsperre kann ferner mit einem Zugseil versehen sein. Die Erfindung sucht die Nachteile von vorgenannten mattenförmigen Ölsperren, wie etwa die Notwendigkeit, Schwimmkörper vor Gebrauch aufzublasen oder sich verlierender Zusammenhalt der Fasermatten während des Gebrauchs oder dem Einholen auszugleichen. Zudem soll eine Gesundheitsgefährdung, wohl durch Faserabgabe, ausgeschlossen werden.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Ölsperren bzw. Vorrichtungen zur Öl-Adsorption haben sich als verbesserungsbedürftig erwiesen. Die Aufnahme der flüssigen Verunreinigungen hat sich als unzureichend erwiesen, weil die dort eingesetzte Glaswolle mehr oder weniger stark komprimiert wird und somit das Ölaufnahmevermögen der Glaswolle infolge des steigenden Raumgewichtes deutlich verringert wird, in direkter Folge der Verringerung der Hohlräume. Bei den mattenartigen Ausführungen steigt somit das Raumgewicht der Glaswolle bis hin zu größer als 60 kg/m3, während bei den gerollten und/oder geflochtenen Versionen Raumgewichte der Glaswolle bis größer als 30 kg/m3 ermittelt werden konnten (außerdem wirkt bei dem gerollten Material die zwangsläufige Dichte-Erhöhung von der Peripherie zur Mitte der Rolle deutlich negativ auf die Adsorptionsgeschwindigkeit des aufzusaugenden Mediums, sowie die aufsaugbare Menge).
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Die bisher bekannten mattenförmig ausgeführten Vorrichtungen passen sich zudem durch feste Verbindungen der gepressten Glasfasermatten zueinander den Oberflächen sowohl auf dem Wasser als auch an Land nicht genügend an, wodurch es auf dem Wasser schon bei leichtem Wellengang und auf Land gerade bei kleineren Unebenheiten des Untergrundes zu Abhebungen der Vorrichtungen aus dem Wasser bzw. vom Untergrunde kommt. So wird ein Unterfließen der Verunreinigung unter der erfindungsmäßigen Aufsaug-Vorrichtung hindurch verursacht. Rund und in abgeschwächter Form geflochten ausgeführte Vorrichtungen sind flexibler in der Anpassung an den Untergrund, weisen aber eine im Verhältnis zur Gesamtoberfläche der Vorrichtung geringe Kontaktfläche zum jeweiligen Untergrund auf.
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Die für den Einsatz im Wasser zumeist zusätzlich verwendeten Schwimmkörper sind entweder unhandlich oder benötigen zum Einsatz zusätzliche Einrichtungen, wie etwa Kompressoren zum Aufblasen, um den nötigen Auftrieb zu erreichen. In Folge der in beiden Fällen daraus resultierenden höheren Materialgewichte tauchen die zum Einsatz kommenden Konstruktionen tiefer ins Wasser ein und begünstigen eine Verwirbelung des Öl-Wasser-Systems, womit der mögliche Adsorptionseffekt des Öls deutlich negativ beeinflusst wird. Durch Verwirbelungen wird Öladsorption praktisch verhindert, da die so im Wasser mehr oder weniger großräumig verteilten Öltropfen keine Chance haben, das Aufsaugmedium zu treffen. Erst deutlich nach dem Passieren der für die Verwirbelung verantwortlichen „Ölsperren” beruhigt sich das verwirbelte System wieder und die Öltropfen sammeln sich wieder an der Wasseroberfläche, um erneut einen zusammenhängenden Ölfilm bzw. Ölteppich auszubilden, d. h. die „Ölsperren” werden somit „umschifft”. Der gleiche Effekt der Verwirbelung und Öl-Tröpfchen-Bildung im Wasser wird durch Systeme verursacht, die Schwert-Kiele zur Stabilisierung einsetzen.
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Darüber hinaus ist die beständige Abgabe von Mineralwollfasern in die Umwelt durch die bei den vorher beschriebenen Erfindungen benutzten Netze beobachtet worden, wobei die Folgen für die Umwelt noch nicht endgültig absehbar sind, aber negative Einflüsse vor allem auf im Wasser lebende Kiemenatmer bereits beobachtet wurden. Dieser Effekt konnte nicht nachhaltig durch den Einsatz engmaschigerer Netze vermieden werden.
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Zudem verwischen die Anwendungsfälle von Ölsperren und Vorrichtungen zur Öl-Adsorption.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile oder verringert sie stark; sie verbessert die zum Stand der Technik bekannten Erfindungen mit positiven Folgen für den präventiven und nachsorgenden Umweltschutz. Die volumenbezogene Aufsaugfähigkeit wird erhöht. Dies wird erreicht, da bei der vorliegenden Erfindung die Retentionszeit der adsorbierten Verunreinigungen zu dem bekannten Stand der Technik deutlich verlängert und die Kontaktfläche mit der zu behandelnden Oberfläche deutlich vergrößert und durch die deutlich erhöhte Flexibilität des neuentwickelten Systems eine optimale Anpassung an den jeweiligen Untergrund gewährleistet ist. Dieses neuentwickelte System verhindert in der Anwendung durch die nicht unterbrochene lineare Strömung die Ausbildung von Verwirbelungen des Ölteppichs mit dem Wasser. Ebenso verringert sich das Raumgewicht. Dadurch ist die Erfindung alleine ohne die Hilfe gesonderter Schwimmkörper und auch im mit Verunreinigungsflüssigkeit durchsetzten Zustand schwimmfähig. Durch den Einsatz von Kunststoffvliesen zur Ummantelung, wird der Austritt von möglichen Rest-Faserteilchen aus der Mineralwolle zum Schutz der Kiemenatmer verhindert.
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Die Lösung dieser Aufgaben ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
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Als Ausgangsmaterial dient in bewährter Art eine Mineralwolle. Diese ist mit einem duroplastischen Kunstharz gebunden. Diese Glaswolle wird nun jedoch nicht, wie sonst üblich, mehr oder weniger komprimiert. Dadurch weist das hoch-kapillare, gegen fast alle Chemikalien inerte System nun eine volumenbezogene Aufnahmefähigkeit bis zu 1:1 auf, da das Raumgewicht bis auf rund 15 kg/m3 gesenkt werden konnte, so dass 1 m3 dieses Systems in Abhängigkeit von Dichte und Viskosität ca. 950 Liter an Flüssigkeiten jeder Art aufnehmen kann.
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Die Neuerung setzt in ihrem Grundgedanken bei einem rechteckigen, statt einem runden System an, weil festgestellt wurde, dass ein weniger sperrendes System deutlich stärker aufsaugen kann.
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Neu an der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls der Einsatz eines speziell entwickelten Laminates aus sehr feinporigen, ultraschallverschweißten Kunststoffvliesen, mit denen die Glaswolle komplett verpackt ist (1). Diese Vliese halten mögliche Rest-Faserteilchen aus der Mineralwolle optimal im System zurück, so dass ein möglicher Austritt dieser Feinteilchen in die Anwendungsumgebung und vorliegend im speziellen Fall im und auf dem Wasser, zum Schutz der Kiemenatmer und der übrigen Umwelt weitestgehend unterbunden wird. Als weiterer Begleiteffekt aus diesen Neuerungen hat sich die Retentionszeit der adsorbierten Verunreinigungen deutlich verlängert.
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Die gewählte rechteckige Geometrie ist im Vergleich zu rund ausgeführten Geometrien weniger sperrend, aber deutlich mehr aufsaugend (2). Durch die Geometrie des neu entwickelten Systems in rechteckiger Form, kann das Modulraumgewicht zudem um rund ein Drittel gesenkt werden. Die Kontaktflächen zwischen dem saugenden Modul und der zu behandelnden Oberfläche (Wasser oder Böden) werden durch die gewählte Geometrie um ein Vielfaches vergrößert.
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Aus den genannten Fakten ergibt sich somit, dass das weiterentwickelte System bis zum Fünfundvierzigfachen seines Eigengewichtes an flüssigen Verunreinigungen aufnehmen kann. Die bis dato zum Stand der Technik bekannten Systeme können lediglich theoretisch das Siebenundzwanzigfache ihres Eigengewichtes aufnehmen, die Praxis ermittelt real deutlich niedrigere Werte. Neu ist auch, dass die Retentionszeit der vorliegenden Produktpalette so ausgelegt ist, dass das mit den adsorbierten Flüssigkeiten saturierte Produkt mit einem ausreichenden Zeitfenster vom kontaminierten Wasser bzw. Land entfernt und in geeigneten Transportbehältnissen gesammelt werden kann, bevor die adsorbierte Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft wieder abgegeben wird.
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Die erfindungsgemäße Neuerung kann in zwei Varianten – oleophil/hydrophil für den Einsatz an Land und oleophil/hydrophob für den Einsatz auf Wasser – hergestellt werden. Die Neuentwicklung kann gleichermaßen an Land, als auch auf dem Wasser eingesetzt werden. Durch das verringerte Modulraumgewicht wird das Ausbringen auf dem Wasser und an Land erleichtert.
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Die Erfindung ist schwerentflammbar herstellbar, um ein sicheres Lager zu ermöglichen. Sie kann auch bis zum Verhältnis eins zu acht komprimiert werden wodurch sich die Lager- und Transportkosten verringern (3). Ein wichtiger Nebeneffekt der Neuerung sind die geringeren Herstellungskosten, da etwa rund ein Drittel weniger Material, im Vergleich zu den vorbekannten runden Ausführungsformen benötigt wird, wobei dennoch eine höhere Aufnahmekapazität besteht.
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Bei der Entsorgung der vorliegenden Erfindung ergeben sich ebenfalls Verbesserungen und Erleichterungen. Durch das im Rahmen der vorliegenden Erfindung signifikant gesenkte Raumgewicht kann eine nicht-thermische Entsorgung zudem einfacher als bei bisher bekannten Lösungsansätzen durch mechanisches Auspressen der saturierten Produkte erreicht werden. Die adsorbierten Chemikalien bzw. Öle können durch Auspressen und anschließender Aufreinigungsstufe zur weiteren Verwendung wiedergewonnen oder mitsamt der Erfindung entsorgt werden.
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Die saturierten oder aufbereiteten Produkte können auch auf herkömmlichen Wegen thermisch entsorgt werden, z. B. in Anlagen zur Müllverbrennung, in Drehrohröfen zur Zementherstellung und anderen bekannten Entsorgungsformen. Die Neuerung ist so konzipiert, dass bei der thermischen Entsorgung nur maximal 2% an silikatischer Asche (Glas) anfallen. Derart ölsaturierte Produkte werden von den thermischen Entsorgern aufgrund der sehr positiven Beeinflussung ihrer Energiebilanz gerne angenommen. Nur saturierte oder aufbereitete Produkte mit toxischen, explosiven und anderen verunreinigten Chemikalien können unter Verwendung spezieller Filter und/oder analogen Sicherheitsvorkehrungen den örtlichen Vorschriften entsprechend thermisch entsorgt werden.
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Hydrophob ausgeführt, schwimmt die Erfindung stabil auf dem mit schwimmfähigen Flüssigkeiten verunreinigten Wasser und adsorbiert restlos alle aufsaugfähigen Flüssigkeiten, wie z. B.: niedrig bis hochviskose Öle, ölähnliche Flüssigkeiten, flüssige Chemikalien u. a., ohne selbst Wasser aufzunehmen. Es bleibt reines Wasser zurück. Im Falle von Produkten, die mit Wasser Azeotrope bilden, wird das komplette Azeotrop adsorbiert und es bleibt ebenfalls reines Wasser zurück.
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Eine platzsparende Aufbewahrung wird durch die Möglichkeit gewährleistet, die Vorrichtung zu rollen (3).
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Die einzelnen Vorrichtungen können modular miteinander verbunden werden, wobei die entstehenden Gesamtmodule ihre Flexibilität und Anpassbarkeit an den jeweiligen Untergrund beibehalten (4).
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Für die Fälle hochviskoser bis fester, nicht mehr aufsaugbarer, schwimmender Verunreinigungen (z. B. Erdölklumpen, durch sich abkühlendes Schweröl bildende zähflüssige bis hin zu fester Konsistenz oder durch Temperaturen im Minusbereich bis zu rund –25°C zähflüssig werdende „Normalöle”) wurde eine Kombination aus einem Glaswolle-Netzsystem entwickelt, wobei die Glaswolle-Module in U-Form mit „mittleren Netzen” kombiniert sind, so dass die nicht mehr aufsaugfähigen Bestandteile in dem Netz gesammelt werden und die Glaswolle-Peripherie die noch aufsaugfähigen Flüssigkeiten aufnimmt (5). Mehrere u-förmige und mit Netzen versehene Gesamt-Module können darüber hinaus miteinander verbunden und mithilfe von Schiffen gezogen werden (6).
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Hydrophil ausgeführt ist die Erfindung für alle Bereiche außerhalb wässriger Systeme konzipiert und einsetzbar. In dieser Variante werden die auf dem Untergrund stehenden verschmutzenden Flüssigkeiten zusammen mit ggf. vorhandenem Wasser (bspw. Regen- oder Löschwasser) adsorbiert.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Neuerung dargestellt, welche nachstehend beschrieben sind.
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Erklärung zu den Zeichnungen:
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1 zeigt ein System-Modul mit beispielhaften Abmessungen.
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2 zeigt schematisch die Aufnahme von auf Wasser schwimmendem Öl in ein System-Modul.
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3 zeigt schematisch die Möglichkeit, die erfindungsmäßige Vorrichtung für Transport und Lagerung zu rollen.
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4 zeigt die Möglichkeit, mehrere Vorrichtungen miteinander zu koppeln.
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5 zeigt die Möglichkeit, mehrere Vorrichtungen miteinander zu u-förmigen Modulen zu koppeln und durch Netze zur zusätzlichen Aufnahme von Feststoffen zu versehen.
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6 zeigt die Möglichkeit, wiederum mehrere der u-förmigen Module miteinander zu verbinden und durch Schiffe über verunreinigtes Wasser ziehen zu lassen.
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Bezugszeichenliste
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Bezugszeichenliste zu Fig. 1:
- ➀
- Mineralwolle (mit duroplastischem Kunstharz gebunden)
- ➁
- Kunststoffvlies (ultraschallverschweißt)
- ➂
- Verbindungselement/Formvorgabe (Polypropylen-Platte)
- ➃
- Zugbänder
Bezugszeichenliste zu Fig. 2: - ➀
- Öl-/Chmikalienfilm (< 20 mm)
- ➁
- Wasser
- ➂
- Erfindungsmäßige Vorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9200087 U1 [0002]
- DE 4222438 A1 [0003]
- DE 19522532 A1 [0004]
- DE 29509601 U1 [0005]
- DE 9200087 [0005, 0005]
- WO 2007/101474 A1 [0006]
