DE10221069B4

DE10221069B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Aufnehmen von Partikeln von einer Gewässeroberfläche

Info

Publication number: DE10221069B4
Application number: DE10221069A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr.-Ing. Vannahme; Rolf Dr.-Ing. Habel; Günther Prof. Dr.-Ing. Clauss
Original assignee: IPAL GES fur PATENTVERWERTUNG; Ipal Gesellschaft fur Patentverwertung Berlin Mbh; Technische Universitaet Berlin
Current assignee: Technische Universitaet Berlin
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2022-05-11
Also published as: DE10221069A1

Abstract

Vorrichtung zum Aufnehmen von Partikeln, insbesondere Öl-, Algen- oder Schmutzpartikel, von einer Gewässeroberfläche (2) mit:
– einem Rumpfkörper (1) zum Bewegen über die Gewässeroberfläche (2);
– einer unteren Rumpfkörperoberfläche (7) des Rumpfkörpers (1), entlang welcher beim Bewegen des Rumpfkörpers (1) über die Gewässeroberfläche (2) eine Strömung (6) von mit Partikeln beladenem Wasser gebildet werden kann;
– einer Wirbelkante (13) im Bereich der unteren Rumpfkörperoberfläche (7) zum Beeinflussen der Strömung (6) des mit Partikeln beladenen Wassers, so daß eine Wirbelströmung (14) für wenigstens einen Teil des mit Partikeln beladenen Wassers erzeugt werden kann;
– einem Wirbelstromraum (15) zum Aufnehmen der Wirbelströmung (14), wobei der Wirbelstromraum (15) an dem Rumpfkörper (1) in einer Strömungsrichtung der Strömung (6) des mit Partikeln beladenen Wassers stromabwärts von der Wirbelkante (13) gebildet ist;
– Lokalisierungsmitteln zum Lokalisieren der Wirbelströmung (14) in einem Separationsabschnitt (23) des Wirbelstromraums (15), so daß von der...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufnehmen von Partikeln, insbesondere Öl-, Algen oder Schmutzpartikel, von einer Gewässeroberfläche.
Es besteht vielfach Bedarf, Gewässeroberflächen von Seen oder Meeren von Verschmutzungen zu säubern. In der Vergangenheit endeten beispielsweise unzählige Schiffshavarien mit verheerenden Folgen für die maritime Fauna und Flora und zogen darüber hinaus eine wirtschaftliche Katastrophe für die in den verseuchten Gebieten ansässige Fischerei- und Tourismusbranche nach sich. Folge einer Schiffshavarie kann insbesondere eine Verschmut zung mit auslaufendem Öl sein. Auch die Einführung doppelwandiger Öltanker kann an der grundsätzlich bestehenden Gefahr von Katastrophen nichts ändern.
Die Ursachen für Ölverschmutzungen von Gewässeroberflächen sind jedoch nicht auf Schiffsunfälle beschränkt. Öleintrag erfolgt auch durch Industrie in küstennahen Gebieten, undichte Pipelines am Ort der Ölförderung selbst, natürlichen Öleintrag am Meeresboden sowie bewußten Öleintrag durch Schiffsbesatzungen. Zur Beseitigung der auf verschiedene Weise entstehenden Ölteppiche im Bereich der Gewässeroberfläche werden Ölbekämpfungssysteme, insbesondere Ölbekämfpungsschiffe genutzt. In Verbindung mit dem Abschöpfprozeß des ausgelaufenen Öls besteht häufig das Problem, daß aufgrund des Seegangs die Ölbekämpfungsmaßnahmen unterbrochen werden müssen. Derartige Unterbrechungen haben nachteilige Folgen für den gesamten Ölbekämpfungseinsatz, insbesondere kann sich das ausgelaufene Öl über einen größeren Bereich der Gewässeroberfläche als dünne Ölschicht ausbreiten. Darüber hinaus kommt es bei Seegang zum Zerteilen des Ölteppichs in kleine Öllachen, die im Rahmen des Bekämpfungseinsatzes nur schwer zu orten sind. Des weiteren emulgiert das Öl, d. h. es verbindet sich mit Wasser und Luft und wird hierdurch zunehmend viskoser, was die Trennung des Öls von der Gewässeroberfläche sowie die spätere Separation an Bord der Ölbekämpfungsschiffe deutlich erschwert.
Im Einlaufbereich des Strömungskanalabschnitts entstehen oberhalb des Separationsbauteils Wirbelströmungen. Diese Wirbelstrombildung kann dadurch verstärkt werden, daß im Einlaufbereich eine Wirbelkante auf der unteren Oberfläche des Skimmers angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Wirbelbildung gezielt beeinflußt. Es wurde festgestellt, daß beim Einsatz des Skimmers die Wirbelströmung von einer Wellenbildung überlagert wird, so daß sich die Wirbelströmung in einem Wirbelstromraum, der an dem Skimmer oberhalb des Separationsbauteils gebildet ist und in den die Wirbelströmung gelangt, unkontrolliert bewegt.

Aus DE 21 21 646 A1 ist ein Wasserfahrzeug zum Bekämpfen von Ölschichten bekannt. Bei dem Wasserfahrzeug ist im Bereich eines Bugabschnitts eine Öffnung vorgesehen, durch die beim Fahren des Wasserfahrzeugs über eine Gewässeroberfläche mit Schmutzpartikeln, insbesondere Ölpartikeln, verschmutztes Wasser in einen Laderaum gelangt, aus dem die Schmutzpartikel mit Hilfe einer Saugeinrichtung abgesaugt werden können. Nach dem Pas sieren der Öffnung in dem Bugabschnitt strömt das mit Schmutzpartikeln beladene Wasser an einer Kante vorbei in den Laderaum.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb, eine verbesserte Vorrichtung und eine verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei der (dem) auch in Verbindung mit Seegang und der sich hieraus ergebenden Wellenbildung auf der Gewässeroberfläche eine ausreichende Effizienz beim Aufnehmen der Partikel von der oder aus einem angrenzenden Bereich unterhalb der Gewässeroberfläche erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 12 gelöst.

In der mittels der Wirbelkante gezielt induzierten Wirbelströmung werden insbesondere die leichteren Partikel, beispielsweise Ölpartikel, nach oben gefördert, so daß sich diese Partikel im oberen Bereich der Wirbelströmung ansammeln. Mit Hilfe der Lokalisierungsmittel wird erreicht, daß sich die Wirbelströmung und somit die nach oben geförderten Partikel trotz der überlagernden Wellenbildung in dem Separationsabschnitt des Wirbelstromraums konzentrieren. Auf diese Weise werden die vom Wasser aufzunehmenden Partikel im Separationsabschnitt oberhalb der Wirbelströmung angesammelt; von dort können sie dann aufgenommen werden. Hierdurch werden die vom Wasser zu separierenden Partikel auch unter Bedingungen, bei denen ein für Meere oder andere Gewässer üblicher Seegang herrscht, in einem räumlichen Abschnitt konzentriert, so daß sie vom Wasser getrennt werden können. Die bei bekannten Ölbekämpfungsschiffen üblichen Probleme, der Art, daß der Seegang das Separieren der Ölpartikel bzw. der Ölschicht wesentlich erschwert oder sogar unmöglich macht, werden vermieden.

Um eine Störung der Wirbelströmung und des hiermit in Verbindung stehenden Sammelns der Schmutzpartikel im Separationsabschnitt aufgrund des Seegangs beim Einsatz der Vorrichtung zum Säubern der Gewässeroberfläche zu vermeiden, sind Wellenberuhigungsmittel zum Beruhigen einer Wellenbildung in dem Wirbelstromraum vorgesehen, wobei die Wellenberuhigungsmittel eine Rampe umfassen, die an einem Rand des Wirbelstromraums angeordnet ist und deren Deckfläche zum Rand des Wirbelstromraums hin abfällt. Dieses stellt eine einfache aber wirkungsvolle Art der Dämpfung der Wellenbildung in dem Wirbelstromraum dar.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist ein Separationsbauteil vorgesehen, das unterhalb des Rumpfkörpers angeordnet ist, so daß zwischen dem Separationsbauteil und dem Rumpfkörper ein Strömungskanalabschnitt gebildet ist, durch den die Strömung des mit Partikeln beladenen Wasser zumindest teilweise gelangt. Auf diese Weise kann gezielt ein Teil der Strömung des mit Partikeln beladenen Wassers unterhalb des Rumpfkörpers der Wirbelbildung an der Wirbelkante zugeführt werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Separationsbauteil unterhalb des Wirbelstromraums angeordnet ist und eine untere Begrenzung des Wirbelstromraums bildet. Hierdurch wird eine zusätzliche Beruhigung der auftretenden Wellenbewegungen in dem Wirbelstromraum erreicht.

Zur Optimierung eines flexiblen Einsatzes bei verschiedenen Schmutz- bzw. Verunreinigungsschichten auf Gewässeroberflächen kann bei einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß das Separationsbauteil als verstellbares Bauteil ausgeführt ist, um einen Querschnitt des Strömungskanalabschnitts einstellen zu können.

Zweckmäßig kann bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß die Lokalisierungsmittel eine Ausgangsöffnung im Bereich des Separationsabschnitts umfassen, wobei die Ausgangsöffnung mit einer Druckleitung verbunden ist, in welcher relativ zu einem Druck in dem Separationsabschnitt ein Unterdruck ausgebildet ist. Die Beaufschlagung der Ausgangsöffnung mit Unterdruck hat ein Sogwirkung auf die Wirbelströmung zur Folge, so daß diese im Bereich des Separationsabschnitts lokalisiert wird. Die aufgrund der Wirbelströmung nach oben beförderten Partikel können dann aus dem Separationsabschnitt separiert werden.

Eine mit mechanisch einfachen Mitteln ausbildbare Möglichkeit zur Bereitstellung des Unterdrucks an der Ausgangsöffnungen ist bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Druckleitung mit einer Öffnung in der unteren Rumpfkörperoberfläche verbunden ist, um den Unterdruck in der Druckleitung mit Hilfe eines Unterdrucks zu erzeugen, der beim Strömen des mit Partikeln beladenen Wassers entlang der unteren Rumpfkörperoberfläche entsteht.

Zweckmäßig ist die Ausgangsöffnung im Bereich der Deckfläche der Rampe angeordnet, so daß die Wirbelströmung in der Nähe der Rampe gehalten wird, wo wirksam eine Wellenberuhigung erreicht werden kann.

Die beruhigte Wellenbewegung in dem Wirbelstromraum kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zum Separieren der verschmutzenden Partikel dadurch genutzt werden, daß die Rampe zumindest teilweise im Bereich des Separationsabschnitts angeordnet ist und auf einer vom Wirbelstromraum abgewandten Seite an ein Sammelbecken grenzt, so daß wenigstens ein Teil der von der Wirbelströmung erfaßten Partikel in Folge der Wellenbildung in dem Wirbelstromraum über die Rampe in das Sammelbecken gelangen kann. Zur Optimierung kann vorgesehen sein, daß die Rampe verstellbar ist, beispielsweise höhenverstellbar, um das Separieren der Partikel bei verschiedenen Einsatzbedingungen, insbesondere verschiedenen Seegängen zu optimieren.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann Absaugmittel zum Absaugen der Partikel aus dem Separationsabschnitt des Wirbelstromraums vorsehen, um eine effiziente Separation der Partikel von der Gewässeroberfläche zu erreichen.

Um eine möglichst wellenberuhigte Strömung unterhalb des Rumpfkörpers auszubilden, kann bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß der Rumpfkörper einen Bugabschnitt zur Beruhigung von Wellen auf der Gewässeroberfläche umfaßt. Darüber hinaus können am Rumpfkörper weitere Wellenberuhigungsmittel vorgesehen sein, um Restwellenbewegungen unterhalb des Rumpfkörpers zu dämpfen. Hierdurch wird die Eignung der Vorrichtung zum Säubern der Gewässeroberfläche für einen Einsatz auch bei höheren Seegängen gewährleistet.

Für die abhängigen Verfahrensansprüche gelten die in Verbindung mit dem jeweils zugehörigen abhängigen Vorrichtungsanspruch genannten Vorteile entsprechend.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einer Wirbel- bzw. Abrißkante zum Säubern einer Gewässeroberfläche im Querschnitt;
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung mit einer Wirbel- bzw. Abrißkante zum Säubern einer Gewässeroberfläche im Querschnitt; und
3 eine vergrößerte Darstellung einer Wirbelströmung im Bereich der Wirbel- bzw. Abrißkante.
Gemäß 1 wird ein Rumpfkörper 1 über eine Gewässeroberfläche 2 zum Säubern der Gewässeroberfläche 2 bewegt. Auf der Gewässeroberfläche 2 werden infolge eines Seegangs Wellen 3 gebildet. Beim Bewegen des Rumpfkörpers 1 über die Gewässeroberfläche 2 werden die Wellen 3 mittels eines Bugabschnitts 4 des Rumpfkörpers 1 beruhigt. Eine auf der Gewässeroberfläche 2 gebildete Schmutzpartikelschicht 5 wird durch das Bewegen des Rumpfkörpers 1 über die Gewässeroberfläche 2 in eine Strömung 6 gedrängt, die entlang einer unteren Oberfläche 7 des Rumpfkörpers 1 unter dem Rumpfkörper 1 fließt. Der Rumpfkörper 1 wird vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von bis zu etwa drei bis fünf Seeknoten über die Gewässeroberfläche 2 bewegt, um die gewünschte Strömung 6 entlang der unteren Oberfläche 7 auszubilden. Im Vergleich zu bekannten Ölbekämpfungsschiffen kann die Reinigung der Gewässeroberfläche 2 so schneller ausgeführt werden, da die bekannten Schiffe bei der Ölbekämpfung üblicherweise nur mit Geschwindigkeiten von höchstens etwa zwei Seeknoten betrieben werden können.
Zur Beruhigung der Wellen 3 können am Rumpfkörper 1 weitere Mittel vorgesehen sein, beispielsweise eine Klappe 8 und/oder eine hydrodynamische Strömungsleitvorrichtung (Leitbleche) 9, wobei letztere die durch die Wellen 3 (vertikal) beunruhigte Strömung 6 wieder vornehmlich horizontal ausrichtet und beruhigt. Die Klappe 8 ist eine bewegliche Klappe, die das infolge der Interaktion zwischen dem Bugabschnitt 4 und den Wellen 3 zurückschlagende Wasser mit den zu separierenden Partikeln auffängt bzw. in seiner Bewegung dämpft. Das Öl bzw. die zu separierenden Partikel tropfen dann von der Klappe 8 ab und können wieder unter den Bugabschnitt 4 gelangen.
Die Strömung 6 mit Partikeln aus der Schmutzpartikelschicht 5 strömt unterhalb des Rumpfkörpers 1 in einen Einlaufbereich 10, der zwischen der unteren Oberfläche 7 des Rumpfkörpers 1 und einer Separations-Klinge 11 gebildet ist. Im Einlaufbereich 10 findet eine teilweise Trennung der Strömung 6 derart statt, daß ein Teil der Strömung 6, der im wesentlichen die Partikel der Schmutzpartikelschicht 5 umfaßt, in einen Strömungskanalabschnitt 12 geführt wird, während ein restlicher Teil der Strömung 6 unterhalb des Separations-Klinge 11 vorbei geführt wird. Zur Optimierung der Strömungsseparation kann die Separations-Klinge 11 verstellbar ausgeführt werden, so daß ein Querschnitt des Einlaufbereichs 10 verändert werden kann. Zum Verstellen der Separations-Klinge 11 kann vorgesehen sein, daß diese um eine Achse senkrecht zur Bildebene in 1 schwenkbar und/oder relative zur unteren Oberfläche 7 des Rumpfkörpers 1 in anderer Weise verlagerbar ist, beispielsweise kann zur Abstandsänderung die Separations-Klinge 11 näher an die untere Oberfläche 7 heran bewegt oder von dieser weiter entfernt werden.
Im Einlaufbereich 10 oder in Richtung der Strömung 6 hinter dem Einlaufbereich 10 ist eine Abriß- bzw. Wirbelkante 13 an dem Rumpfkörper 1 gebildet. Beim Passieren der Wirbelkante 13 wird in der Strömung 6 eine Wirbelströmung induziert, die in 1 mittels Pfeilen 14 schematisch dargestellt ist. Die Wirbelströmung 14 gelangt in einen Wirbelstromraum 15 und führt dazu, daß sich die in der Strömung 6 enthaltenen Schmutzpartikel nach oben in einen Bereich 16 bewegen, von wo sie mit Hilfe einer Saugeinrichtung 17 abgesaugt werden können. Mit Hilfe der Separartions-Klinge 11 und der Wirbelkante 13 wird für die Strömung 6 eine gezielte Strömungsführung erreicht, die bereits mit der Wellenberuhigung durch den Bugabschnitt 4 eingeleitet wird.
Die Wirbelströmung 14 wird in dem Wirbelstromraum 15 von einer Wellenbewegung überlagert, die die Folge einerseits einer Bewegung des Rumpfkörpers 1 selbst aufgrund des Seegangs auf der Gewässeroberfläche 2 und andererseits des Eindringens von Restanteilen der Wellenbewegungen, die mittels des Bugabschnitts 4 gedämpft werden, durch den Einlaufbereich 10 in den Strömungskanalabschnitt 12 sind. Die Separations-Klinge 11 wirkt in diesem Zusammenhang beruhigend auf die im Wirbelstromraum 15 enstehende Wellenbewegung. Diese Beruhigung der Wellenbewegung ist in der Regel jedoch nicht ausreichend, um eine Störung der induzierten Wirbelströmung 14 genügend so zu begrenzen, daß die in der Wirbelströmung 14 nach oben geförderten Schmutzpartikel für eine anschließende Separation ausreichend beruhigt zur Verfügung gestellt werden können.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Säubern von verschmutzten Gewässeroberflächen. Im Vergleich zu der Vorrichtung nach 1 ist bei der Ausführungsform nach 2 insbesondere eine Ausgangsöffnung 20 im Bereich des Wirbelstromraums 15 vorgesehen. Die Ausgangsöffnung 20 ist über eine Leitung 21 mit einer Öffnung 22 im Bereich der unteren Oberfläche 7 des Rumpfkörpers 1 verbunden. Im Bereich der Öffnung 22 entsteht in Folge der Strömung 6 entlang der unteren Oberfläche 7 ein Unterdruck, so daß in der Leitung 21 im Vergleich relativ zu dem Druck in dem Wirbelstromraum 15 ein Unterdruck ausgebildet ist. Diese führt dazu, daß die Wirbelströmung 14 in einem Separationsabschnitt 23 des Wirbelstromraums 15 gehalten wird, was die Separation der Schmutzpartikel erleichtert. Die Anzahl und die Größe der Ausgangsöffnung 20 oder weiterer Ausgangsöffnungen (nicht dargestellt), die in ähnlicher Weise wie die Ausgangsöffnung 20 ausgebildet sind, können in Abhängigkeit vom Anwendungsfall gewählt werden. Hierbei kann auch vorgesehen sein, den Unterdruck in der Leitung 21 mit Hilfe einer geeigneten zusätzlichen Druckvorrichtung (nicht dargestellt) zu erzeugen.
Gemäß 2 sind eine Rampe bzw. Böschung 24 an einem Rand 25 des Wirbelstromraums 15 vorgesehen. Die Rampe 24 dient zur Beruhigung von Wellen 26, die in dem Wirbelstromraum 15 als Folge der Bewegung des Rumpfkörpers 1 selbst aufgrund des Seegangs auf der Gewässeroberfläche 2 und des Eindringens von Restanteilen der Wellenbewegungen, die mittels des Bugabschnitts 4 gedämpft werden, durch den Einlaufbereich 10 in den Strömungskanalabschnitt 12 entstehen. Bei der Ausführungsform nach 2 ist die Ausgangsöffnung 20 im Bereich der Rampe 24 gebildet. Wenn die Rampe 24 bei einer geänderten Gestaltung nicht vorgesehen ist, wie dies beispielsweise in 1 der Fall ist, kann die Ausgangsöffnung 20 im Bereich von Wänden des Wirbelstromraums 15 angeordnet sein, um die beschriebene Lokalisierung der Wirbelströmung 14 zu bewirken. In diesem Fall kann die Lokalisiserung der Wirbelströmung 14 auch ohne Wellenberuhigungselemente, wie die Rampe 24 erreicht werden.
Gegenüber der Rampe 24 ist nach 2 ein Wellendämpfer 27 angeordnet, um die Wellen 26 in dem Wirbelstromraum 15 weiter zu beruhigen. Die Wellen 26 in dem Wirbelstromraum 15 werden hierbei nicht vollständig gedämpft, was dazu führt, daß die im Separationsabschnitt 23 angesammelten Schmutzpartikel infolge der Wellen 26 über die Rampe 24 in ein Sammelbecken 28 gelangen. Die Rampe 24 wirkt somit als Separationshilfe für die Schmutzparikel. In dem Sammelbecken 28 sammeln sich im wesentlichen ausschließlich Schmutzpartikel. Gemäß 2 sind Setzbecken 29, 30 dem Sammelbecken 28 kaskadenartig nachgeordnet, um die Schmutzpartikel weiter zu separieren.
Alternativ oder ergänzend zu der Rampe 24 können mechanische Mittel zum Separieren der Schmutzpartikel aus dem Separationsabschnitt 23 vorgesehen sein. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Rolle bzw. Walze (nicht dargestellt) handeln, die im Bereich des Separationsabschnitts 23 angeordnet ist. Beim Drehen der Rolle werden Schmutzpartikel, die auf der Oberfläche der Rolle haften, aus dem Separationsabschnitt 23 separiert und anschließend von der Rolle getrennt, beispielsweise abgestreift. Das Drehen der Rolle kann hierbei auch eine Sogwirkung auf die Wirbelströmung 14 entfalten, so daß mit der Rolle ein Lokalisierungseffekt für die Wibelströmung 14 in dem Wirbelstromraum 15 entwickelt wird. Die Rolle kann auch ausschließlich zur Entfaltung der Lokalisierungswirkung vorgesehen sein.
Die verschiedenen Maßnahmen zur Beruhigung der Wellen 3 auf der Gewässeroberfläche 2 und der Wellen 26 in dem Wirbelstromraum 15 ermöglichen eine Säuberung der Gewässeroberfläche 2 auch bei erhöhtem Seegang und bei Wellenhöhen, die doppelt so hoch sind, wie dies genehmigte Betriebsbedingungen für bekannte Ölbekämpfungsschiffe zulassen.
Die beschriebenen Vorrichtungen können als Schwimmkörper mit eigenen Antriebsmitteln, beispielsweise als selbständiges Schiff oder Boot oder als ergänzendes Bauteil ausgeführt werden, welches zum Bewegen über die Gewässeroberfläche 2 an einem Schiff, einem Boot oder irgendeinem anderen Schwimmkörper gehalten wird. Insbesondere eine schnelle und effiziente Bekämpfung von Ölschichten auf Gewässern kann mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtungen durchgeführt werden, wobei auch bei üblichen und erhöhten Seegängen Ölschichten zuverlässig entfernt werden. Grundsätzlich kann jedoch jede Art von Partikeln, die eine Verunreinigung oder eine (nicht gewünschte) Schichtablagerung, beispielsweise eine Algenschicht oder eine Chemikalienschicht, auf der oder im Bereich unterhalb der Gewässeroberfläche 2 bilden, separiert werden. Hierbei kann auch vorgesehen sein, daß die von der Gewässeroberfläche 2 separierten Partikel nach einer Verarbeitung, beispielsweise einer Reinigung, wieder auf die Gewässeroberfläche zurückgegeben werden. Dieses kann zum Beispiel im Zusammenhang mit einer Algenreinigung der Fall sein. Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtungen können verschiedenste Partikel in verschiedenen Größen, wobei die Partikel in Form einer Schicht auf der Gewässeroberfläche 2 oder als Teilchen auf und/oder im Bereich unterhalb der Gewässeroberfläche vorliegen, aufgenommen und vom Gewässer separiert werden. Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung eignen sich deshalb nicht nur zum Säubern von Gewässeroberflächen, sondern grundsätzlich zum Aufnehmen beliebiger Partikel in einem Gewässer, die zur Gewässeroberfläche 2 aufsteigen und sich dort sammeln.
3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Einlaufbereichs 10 und eines Abschnitts des Wirbelstromraumes 15, einschließlich der Wirbelkante 13 und der Separations-Klinge 11. Unmittelbar hinter der Wirbelkante 13 bildet sich ein stationärer Wirbel 40 Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

Claims

Vorrichtung zum Aufnehmen von Partikeln, insbesondere Öl-, Algen- oder Schmutzpartikel, von einer Gewässeroberfläche (2) mit: – einem Rumpfkörper (1) zum Bewegen über die Gewässeroberfläche (2); – einer unteren Rumpfkörperoberfläche (7) des Rumpfkörpers (1), entlang welcher beim Bewegen des Rumpfkörpers (1) über die Gewässeroberfläche (2) eine Strömung (6) von mit Partikeln beladenem Wasser gebildet werden kann; – einer Wirbelkante (13) im Bereich der unteren Rumpfkörperoberfläche (7) zum Beeinflussen der Strömung (6) des mit Partikeln beladenen Wassers, so daß eine Wirbelströmung (14) für wenigstens einen Teil des mit Partikeln beladenen Wassers erzeugt werden kann; – einem Wirbelstromraum (15) zum Aufnehmen der Wirbelströmung (14), wobei der Wirbelstromraum (15) an dem Rumpfkörper (1) in einer Strömungsrichtung der Strömung (6) des mit Partikeln beladenen Wassers stromabwärts von der Wirbelkante (13) gebildet ist; – Lokalisierungsmitteln zum Lokalisieren der Wirbelströmung (14) in einem Separationsabschnitt (23) des Wirbelstromraums (15), so daß von der Wirbelströmung (14) erfaßte Partikel des mit Partikeln beladenen Wassers aus dem Separationsabschnitt (23) separiert werden können; und – Wellenberuhigungsmitteln (24; 27) zum Beruhigen einer Wellenbildung in dem Wirbelstromraum (15), wobei die Wellenberuhigungsmittel eine Rampe (24) umfassen, die an einem Rand (25) des Wirbelstromraums (15) angeordnet ist und deren Deckfläche zum Rand (25) des Wirbelstromraums (15) hin abfällt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Separationsbauteil (11), das unterhalb des Rumpfkörpers (1) angeordnet ist, so daß zwischen dem Separationsbauteil (11) und dem Rumpfkörper (1) ein Strömungskanalabschnitt (12) gebildet ist, durch den die Strömung (6) des mit Partikeln beladenen Wassers zumindest teilweise gelangt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Separationsbauteil (11) unterhalb des Wirbelstromraums (15) angeordnet ist und eine untere Begrenzung des Wirbelstromraums (15) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Separationsbauteil (11) als verstellbares Bauteil ausgeführt ist, um einen Querschnitt des Strömungskanalabschnitts (12) einstellen zu können.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lokalisierungsmittel eine Ausgangsöffnung (20) im Bereich des Separationsabschnitts (23) umfassen, wobei die Ausgangsöffnung (20) mit einer Druckleitung (21) verbunden sind, in welcher relativ zu einem Druck in dem Separationsabschnitt (23) ein Unterdruck ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (21) mit einer Öffnung (22) in der unteren Rumpfkörperoberfläche (7) verbunden ist, um den Unterdruck in der Druckleitung (21) mit Hilfe eines Unterdrucks zu erzeugen, der beim Strömen des mit Partikeln beladenen Wassers entlang der unteren Rumpfkörperoberfläche (7) entsteht.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsöffnung (20) im Bereich der Deckfläche der Rampe (24) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampe (24) zumindest teilweise im Bereich des Separartionsabschnitts (23) angeordnet ist und auf einer vom Wirbelstromraum (15) abgewandten Seite an ein Sammelbecken (28) grenzt, so daß wenigstens ein Teil der von der Wirbelströmung (6) erfaßten Partikel in Folge der Wellenbildung in dem Wirbelstromraum (15) über die Rampe (24) in das Sammelbecken (28) gelangen kann.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Absaugmittel (17) zum Absaugen der Partikel aus dem Separationsabschnitt (23) des Wirbelstromraums (15).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rumpfkörper (1) einen Bugabschnitt (4) zur Beruhigung von Wellen auf der Gewässeroberfläche (2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Rumpfkörper (1) weitere Wellenberuhigungsmittel (8, 9) vorgesehen sind, um eine Restwellenbewegung unterhalb des Rumpfkörpers (1) zu dämpfen.
Verfahren zum Aufnehmen von Partikeln, insbesondere Öl-, Algen- oder Schmutzpartikel, von einer Gewässeroberfläche (2), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: – Bewegen eines Rumpfkörpers (1) über die Gewässeroberfläche (2), so daß entlang einer unteren Rumpfkörperoberfläche (7) des Rumpfkörpers (1) eine Strömung (6) von mit Partikeln beladenem Wasser gebildet wird; – Ausbilden einer Wirbelströmung (14) für wenigstens einen Teil des mit Partikeln beladenen Wassers an einer Wirbelkante (13) im Bereich der unteren Rumpfkörperoberfläche (7); – Aufnehmen der Wirbelströmung (14) in einem Wirbelstromraum (15), der an dem Rumpfkörper (1) in einer Strömungsrichtung der Strömung (6) des mit Partikeln beladenen Wassers stromabwärts von der Wirbelkante (13) gebildet ist; – Lokalisieren der Wirbelströmung (14) in einem Separationsabschnitt (23) des Wirbelstromraums (15) mit Hilfe von Lokalisierungsmitteln; – Separieren von Partikeln des mit Partikeln beladenen Wassers, welche von der Wirbelströmung (14) erfaßt werden, aus dem Separationsabschnitt (23); und – Beruhigen von Wellen in dem Wirbelstromraum (15) mit Hilfe von Wellenberuhigungsmitteln (24; 27), wobei die Wellenberuhigungsmittel eine Rampe (24) umfassen, die an einem Rand (25) des Wirbelstromraums (15) angeordnet ist und deren Deckfläche zum Rand (25) des Wirbelstromraums (15) hin abfällt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung (6) des mit Partikeln beladenen Wassers zumindest teilweise durch einen Strömungskanalabschnitt (12) geführt wird, der unterhalb des Rumpfkörpers (1) zwischen einem Separationsbauteil (11) und dem Rumpfkörper (1) gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lokalisieren der Wirbelströmung (14) in dem Separationsabschnitt (23) des Wirbelstromraums (15) eine Ausgangsöffnung (20) im Bereich des Separartionsabschnitts (23) über eine Druckleitung (21) mit einem Unterdruck beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck beim Strömen des mit Partikeln beladenen Wasser entlang der unteren Rumpfkörperoberfläche (7) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Separieren der von der Wirbelströmung (14) erfaßten Partikel aus dem Separationsabschnitt (23) eine Wellenbildung in dem Wirbelstromraum (15) genutzt wird, so daß die Partikel über eine im Bereich des Separartionsabschnitts (23) angeordnete Rampe (24) in ein Sammelbecken (28) geführt werden.