DE202010003801U1

DE202010003801U1 - Gleichstrom betriebener schwimmender Gewässerbelüfter

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Publication number: DE202010003801U1
Application number: DE201020003801
Authority: DE
Original assignee: SACK ERNST; Sack Ernst Dipl-Ing (fh)
Current assignee: SACK ERNST; Sack Ernst Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2020-03-19

Abstract

Schwimmender Gewässerbelüfter zur Verbesserung des Sauerstoffgehaltes im Wasser, dadurch gekennzeichnet dass dieser am vorhandenen Stromnetz angeschlossen werden kann, wobei der Strom mittels geeignetem Netzteil auf Niedervolt-Gleichstrom, z. B. 12 Volt transformiert wird und der Antrieb durch entsprechend geeignete DC- oder ähnlichen Motoren erfolgt.

Description

Zur Verbesserung des Sauerstoffgehaltes in Fischgewässern werden seit vielen Jahren, unterschiedlich leistungsfähige, vom Stromnetz abhängige Gewässerbelüfter eingesetzt. Der relativ hohe Stromverbrauch störte bisher nur wenig, da sonst nur die Alternative geboten war, Verluste am wertvollen Fischbestand tatenlos hinzunehmen. Inzwischen gibt es im Hinblick auf einen schonenden Umgang mit Energie-Ressourcen bereits Bestrebungen, den Verbrauch an herkömmlicher Energie einzuschränken bzw. stärker die alternativen, schier unendlichen Energien Sonne und Wind, heranzuziehen. Die längst bekannten, natürlichen Schwankungen müssten dabei hingenommen werden.
Damit wird man aber nicht allen Bedarfsfällen gerecht. So kann z. B. bei intensiver Fischwirtschaft aus Gründen einer rationellen Erzeugung, vielfach nicht auf den zwar teueren aber verlässlichen Strom aus dem Stromnetz verzichtet werden, soweit dieser überhaupt vorhanden oder ein Netzanschluss machbar ist. Hier geht es im Grunde nur darum, den bisher großzügig in Anspruch genommenen Netzstrom durch effizientere Belüftungsverfahren ökonomischer zu verbrauchen, d. h. bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit entsprechend zu gewichten.
Zu den hinsichtlich ihrer Leistung effizienteren Verfahren, ist z. B. die intensive Vermischung von Luft und Wasser durch deren gezielte Verwirbelung zu zählen. Das physikalische Prinzip der Kraft sparenden Verwirbelung ist allgemein bekannt. Diese kann problemlos für den Zweck der Sauerstoffanreicherung von Fischgewässern, auch bei Netzanschluss nutzbar gemacht werden. Hierbei ist lediglich vorhandener Wechselstrom mittels geeignetem Netzteil in Niedervolt-Gleichstrom zu transformieren. Mit den elastischen, robusten Gleichstrom-Motoren kann hierbei sehr vorteilhaft eine mindestens dreistufige Belüftungsturbine auf einer aus weitgehend unverrottbarem Material bestehenden schwimmenden Basis eingesetzt werden. Mit zunehmender Umdrehungszahl wirkt die Belüftungsturbine ab der Wasseroberfläche bis in etwa einen Meter Tiefe. Dazu sind die mindestens drei Turbinenkränze so gestaltet, dass der untere Kranz ansaugend, gleichzeitig radial und nach oben schleudernd wirkt, während die oberen Kränze das Wasser-Luftgemisch schleudernd wieder nach unten drücken, um von dort überwiegend durch den Ausströmungskanal nach außen zu gelangen. Ein Teil des mit Sauerstoff angereicherten Wassers gelangt infolge der in die Tiefe und Breite wirkenden Turbulenzen auch seitlich in das ruhende Wasser und erhöht damit die Gesamtwirkung.
Während dieses Mischvorganges bewegt sich das turbulente Wasser-Luftgemisch stets in einer gleich bleibenden Drehrichtung und wirkt, solange die Lüfterturbine läuft, fortwährend rotierend in gewisser Weise als Schwungmasse. Der hierbei ausgelöste Wasserwirbel endet praktisch erst mit der Abschaltung des Gewässerbelüfters und muss erst bei erneuter Einschaltung wieder neu anlaufen. Diese fortwährende, ununterbrochene Rotation dürfte eine der Hauptursachen für diese effizient wirkende, zugleich Energie einsparende Belüftungsmethode sein.
Der vorstehend beschriebene, intensive Wasser-Luft-Verwirbelungsvorgang spielt sich vollständig „unter Deck” der Schwimmbasis ab. Dort werden auf kleinsten Raum die vielfach als Vorbild angesehenen Luft-Wasserkontakte des Bergbaches nachgeahmt, allerdings ohne diese voll ersetzen zu können. Schließlich kommt es lediglich darauf an, mittels dieses Verwirbelungsvorganges möglichst viel zusätzlichen Sauerstoff an die Wassermoleküle zu binden. Hierbei spielen auch einige andere Faktoren, wie z. B. die jeweils herrschende Wassertemperatur eine wichtige Rolle.
Die vorhandene Schwimmbasis dient neben den vorstehend erwähnten Aufgaben noch zur Aufnahme der kombinierten Verwirbelungs- und Ausströmungskanäle, welche zweckmäßigerweise in Wärme dämmendem Material, wie dem unverrottbaren Styrodur eingebettet sind. Damit wird gleichzeitig ein gewisser Frostschutz für den vorgesehenen Winterbetrieb erreicht. Eine unterhalb der Lüfterturbine befindliche engzinkige Gabel dient dem Schutz der Fische vor möglichen Verletzungen.
Der Antrieb der Belüftungsturbinen erfolgt zweckmäßigerweise mittels geeignetem Netzteil über eine Niedervolt-Gleichstromleitung zu leistungsfähigen, robusten 12-Volt Gleichstrommotoren oder in ähnlicher Weise. Je Schwimmbasis kann ein oder es können einige DC-Motore mit jeweils direkt betriebener Belüftungsturbine montiert werden. Diese leistungsstarken Basiseinheiten können einzeln oder gekoppelt in stets veränderbarer, beliebiger Anzahl eingesetzt werden. Auf diese Weise besteht eine gute Möglichkeit dem Belüftungsbedarf je nach Gewässergröße, Bestandsdichte und Wasserqualität durch den entsprechenden Einsatz an schwimmenden Basiseinheiten gerecht zu werden.
Flexible Einsatzmöglichkeiten hinsichtlich Anzahl und räumlicher Anordnung der Schwimmbasen bieten dem Fischwirt reichlich Möglichkeiten der Gestaltung sowie einer entsprechenden Effizienz der Belüftung. Bei vorhandenen, selbst nur sehr geringfügigen Strömungen im Gewässer, sollten diese bei der Aufstellung der Schwimmbasen genutzt und in entsprechender Weise unterstützt werden. Grundsätzlich dürfte es technisch einfacher sein, das belüftete Wasser zu bewegen, als mit dem Belüfter im Gewässer umherzufahren bzw. zu schwimmen. Möglicherweise stehen die im Gewässer fixierten Schwimmbasen an getrennten, sich in die vorhandene oder durch die Belüftung erst geschaffene leichte Strömung einordnenden Standorten. Es bieten sich unterschiedliche Methoden der Verankerung an: a) jede Schwimmbasis einzeln an jeweils nur einer Stelle der Schwimmbasis (Luvseite) verankern, b) die Schwimmbasis oder mehrere Basen jeweils gekoppelt in Ufernähe verankern, wo sich auch der Netzanschluss befindet.
Die in den vorstehenden Abschnitten beschriebene Belüftungsmethode ist infolge einer effizienten Wasser-Luftverwirbelung ökonomisch wie ökologisch vorteilhaft und durch die angewandte Gleichstrom-Niedrigspannung relativ gefahrlos. Eine Ausstattung mit thermisch dämmenden Material gewährleistet einen weitgehenden Winterbetrieb Der angewandte Unterdeck-Betrieb ermöglicht eine nahezu geräuschlose Anreicherung mit Sauerstoff und wirkt sehr effizient, gemäß der Devise: Nicht die Luft befeuchten, sondern das Wasser belüften!

1: Schwimmbasis
2: Verwirbelungszone
3: Ausströmungskanal
4: Belüftungsturbine
5: Dämmschicht
6: Styropor-Kügelchen im Kunststoffnetz oder ähnlich
7: Prallblech
8: Wasserspiegel
9: DC-Motor mit Einhausung
10: leer
11: leer
12: leer
13: Verankerung (Kette bzw. Drahtseil)
14: Verankerung (Ballastgewicht)
15: Kettenwirbel

Es zeigen:
1 die Schwimmbasis mit funktionellen Teilen,
2 die dreistufige Belüftungsturbine,
3 die flexible Verankerung des Gewässerbelüfters.

Claims

Schwimmender Gewässerbelüfter zur Verbesserung des Sauerstoffgehaltes im Wasser, dadurch gekennzeichnet dass dieser am vorhandenen Stromnetz angeschlossen werden kann, wobei der Strom mittels geeignetem Netzteil auf Niedervolt-Gleichstrom, z. B. 12 Volt transformiert wird und der Antrieb durch entsprechend geeignete DC- oder ähnlichen Motoren erfolgt.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmbasis (1) vorzugsweise aus weitgehend unverrottbarem Material, z. B. Aluminium oder Kunststoff besteht, evtl. auch wasserfestem Holz, z. B. Lärche.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Schwimmbasis enthaltene Unterbau aus unverrottbarem, Wärme dämmendem Material (5), z. B. Styrodur, besteht.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass diese Dämmschicht (5) maßgebend zur Schwimmfähigkeit beiträgt und in der erforderlichen Dicke eine weitgehende Freihaltung von Eis unter der Schwimmbasis sichert.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die unter den Ansprüchen 3 und 4 erwähnte Dämmschicht mit entsprechenden Aussparungen versehen ist, die eine Verwirbelungszone (2) kombiniert mit einem Ausströmungskanal (3) bilden.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der unter Anspruch 5 erwähnte Ausströmungskanal mit entsprechenden, über dem Wasserspiegel befindlichen, luftdurchlässigen Thermoblock oder z. B. in Kunststoffnetzen (6) abgefüllten Styroporkügelchen oder ähnlichem, so abgeschlossen ist, dass in Doppelfunktion bei Betrieb Luft einströmen kann, jedoch bei Lüfterstillstand, z. B. nachts, ein thermisch geschützter Stauraum zum Zweck der Eisfreihaltung besteht.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewässerbelüfter mit einer mindestens zweistufigen, besser dreistufigen Belüftungsturbine (4) oder einer ähnlichen Ausführung ausgestattet ist.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass in der hierfür favorisierten, dreistufigen Ausführung die Wasserlinie (8) in der Mitte des mittleren Turbinenkranzes (4) verläuft und somit stets Wasserberührung besteht. Der obere Kranz befindet sich bei ruhendem Wasser über dem Wasserspiegel (8). Damit wird erreicht, dass zum Zweck des leichteren Anlaufens zunächst nur die unteren Turbinenkränze im Wasser stehen. Sobald sich infolge voller Antriebsenergie auch die Drehgeschwindigkeit auf volle Touren erhöht, wird entsprechend mehr Wasser nach oben gedrückt, vom oberen Turbinenkranz intensiv durchwirbelt, mit Umgebungsluft vermischt und als schäumendes Wasser wieder nach unten bewegt. Der untere, weitgehend axial wirkende Turbinenkranz, drückt schließlich das mit Sauerstoff angereicherte Wasser durch den Ausströmungskanal (3) überwiegend leeseitig nach außen. Damit kann eine bestimmte, gewünschte Richtung der Strömung unterstützt werden. Ein Teil des verwirbelten, mit Sauerstoff angereicherten Wassers gelangt bei hohen Drehzahlen auch in die Breite und Tiefe und erhöht damit die Gesamtwirkung.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die unter den Ansprüchen 7 und 8 beschriebene, vorzugsweise dreistufige Belüftungsturbine das wirbelnde Wasser im Auf und Ab der Bewegung stets in einer Richtung gedreht wird. Dabei wirkt, so lange der Strom eingeschaltet ist, das wirbelnde Wasser ununterbrochen wie eine Schwungmasse und führt dadurch zu einer äußerst effizienten Energieverwertung.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass eine gewünschte größere Tiefenwirkung durch Vergrößerung der Drehzahl und/oder durch Verbreiterung der Turbinenkränze zu erreichen ist.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Verankerung (13–15) nur an einer Seite der Schwimmbasis (1) erfolgt. Diese Seite wird bei aufkommendem Wind zwangsläufig zur Luf-Seite.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerung an nur einer Seite der Schwimmbasis den Windkräften entgegen wirkt und dadurch ein Kentern infolge seitlicher Windböen weitgehend auszuschließen ist.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerung mittels Kette, Drahtseil o. ä. zur Verhinderung von Überdrehungen mit einen Kettenwirbel (15) auszustatten ist.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtlänge des Verankerungsmaterials nach dem höchstmöglichen Wasserstand zu bemessen ist, damit sich die Schwimmbasis bei steigendem bzw. verändertem Wasserspiegel (8) diesem stets anpassen kann.
Schwimmender Gewässerbelüfter nach den Ansprüchen 1–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmbasis oder mehrere gekoppelte Basen in Ufernähe verankert werden können, zweckmäßigerweise in der Nähe des Stromanschlusses.