DE202015008212U1 - Device for removing and filtering liquid - Google Patents
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Abstract
Schwimmende Vorrichtung (1) zur Entnahme und Filterung von Flüssigkeit aus einem Reservoir, vorzugweise zur Entnahme und Filterung von Meer- oder Flusswasser, die folgende Einrichtungen aufweist: a. mindestens eine schwimmende Plattform (2) bzw. einen Ponton, ggf. mit Auftriebskörpern versehen, wobei an oder auf der Plattform • Einrichtungen zur Energieerzeugung, vorzugsweise Solarzellen oder Solarelemente angeordnet sind, sowie • Einrichtungen zur Steuerung und zum Betrieb der Vorrichtung, insbesondere Einrichtungen zur Energieversorgung der Vorrichtung, zur Steuerung von Ventil- und Leitungsfunktionen und zur Steuerung der Volumenströme der zu filternden Flüssigkeit, b. mindestens eine an der Plattform endende erste Druckleitung (3), mit welcher die zu filternde Flüssigkeit aus einer ersten Tiefe unterhalb der Plattform bis an die Oberfläche bzw. bis zur Plattform gefördert wird, c. mindestens eine mit der Plattform und eingangsseitig mit dem Ende der ersten Druckleitung verbundene Filtereinrichtung (5, 6, 7, 8), d. mindestens eine mit der Filtereinrichtung ausgangsseitig verbundenen zweite Druckleitung (9, 10, 11, 12), mit welcher die gefilterte Flüssigkeit in eine zweite Tiefe unterhalb der Plattform in das Reservoir zurückgefördert wird, wobei die Druckleitungen und die Filtereinrichtung über Ventile, Leitungen und Pumpen so miteinander verbunden sind und kommunizieren, dass zu filternde Flüssigkeit aus dem Reservoir gefördert, gefiltert und wieder in das Reservoir zurückgeführt wird.Floating device (1) for the removal and filtering of liquid from a reservoir, preferably for the removal and filtering of sea or river water, comprising: a. at least one floating platform (2) or a pontoon, possibly provided with buoyancy bodies, on or on the platform • means for energy production, preferably solar cells or solar elements are arranged, and • means for controlling and operating the device, in particular devices for Power supply of the device, for controlling valve and line functions and for controlling the volume flows of the liquid to be filtered, b. at least one first pressure line (3) ending at the platform, with which the liquid to be filtered is conveyed from a first depth below the platform to the surface or to the platform, c. at least one filter device (5, 6, 7, 8) connected to the platform and on the input side to the end of the first pressure line, d. at least one output side connected to the filter means second pressure line (9, 10, 11, 12), with which the filtered liquid is conveyed back to a second depth below the platform in the reservoir, wherein the pressure lines and the filter device via valves, lines and pumps so are interconnected and communicate that to be filtered liquid is conveyed from the reservoir, filtered and returned to the reservoir.
Description
Die Neuerung betrifft eine schwimmende Vorrichtung zur Entnahme und Filterung von Flüssigkeit aus einem Reservoir, vorzugweise zur Entnahme und Filterung von Meer- oder Flusswasser.The innovation relates to a floating device for the removal and filtering of liquid from a reservoir, preferably for the removal and filtering of sea or river water.
Mikroplastikpartikel verschmutzen in großem Umfang die Weltmeere und Flüsse. Mikroplastik liegt als Suspension mit einer Partikelgröße von 5,0 mm bis 0,2 μm vor. Diese Partikel schwimmen bis zu einer Tiefe von 3,0 Meter, bzw. reichern sich am Meeresgrund an.Microplastic particles pollute the oceans and rivers on a large scale. Microplastic is present as a suspension with a particle size of 5.0 mm to 0.2 microns. These particles swim to a depth of 3.0 meters, or accumulate on the seabed.
Die Korngrößenverteilung ist ausgesprochen gering. Literaturangaben sprechen von 100.000 Partikeln pro km2, bzw. 10.000 Partikel pro m2. Ferner ist Mikroplastik in Flußdeltas zu finden. Die Verschmutzung soll bereits die gesamte Meeresfläche betreffen. Gesicherte wissenschaftliche Erkenntnisse über den Grad der Verschmutzung, die Zusammensetzung des Plastiks und dessen Ursprung liegen jedoch kaum vor. Die fachliche und öffentliche Diskussion bezieht sich auf Stichproben.The particle size distribution is extremely low. References speak of 100,000 particles per km 2 , or 10,000 particles per m 2 . Furthermore, microplastics can be found in river deltas. The pollution should already affect the entire sea surface. However, there is hardly any reliable scientific knowledge about the degree of pollution, the composition of the sculpture and its origin. The technical and public discussion refers to random sampling.
Das Problem der zunehmenden Verschmutzung/Verteilung von Mikroplastik in den Meeren und in Flussmündungen hat seinen Weg in die Tagespolitik gefunden. Die Auswirkungen der Verschmutzung auf das gesamte aquatische Leben dürften erheblich sein.The problem of increasing pollution / distribution of microplastics in the oceans and estuaries has found its way into daily politics. The impact of pollution on aquatic life as a whole is likely to be significant.
Zur Quantifizierung und Qualifizierung dieser Verschmutzung bedarf es daher einer genauen und langfristigen Beobachtung in Form eines Monitoring Konzeptes, damit geeignete praktische und politische Gegenmaßnahmen überhaupt planbar werden. Auf jedem Fall sollten Oberflächenwässer grundsätzlich über 12 Monate untersucht werden. Aufgrund der zu untersuchenden Fläche bedarf es daher einer standardisierten und hochseetauglichen Vorrichtung zum Probensammeln. Bisher lässt sich eine Probennahme von Mikroplastik über einen längeren Zeitraum kaum ohne den teuren Einsatzes eines Bootes, bzw. Schiffes und dessen Personal durchführen.For the quantification and qualification of this pollution, therefore, a precise and long-term observation in the form of a monitoring concept is required so that suitable practical and political countermeasures can even be planned. In any case, surface waters should always be examined for 12 months. Because of the area to be examined, therefore, a standardized and seaworthy device for collecting samples is required. So far, a sampling of microplastic over a longer period can hardly perform without the expensive use of a boat or ship and its staff.
Für die Neuerung bestand daher die Aufgabe, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der eine Probennahme bzw. eine Filterung von Wasser/Flüssigkeit auf großen Flächen weitgehend automatisch und mit geringem Wartungs- und Instandhaltungsaufwand durchgeführt werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.For the innovation, therefore, the object was to provide a device with which a sampling or filtering of water / liquid on large areas can be carried out largely automatically and with low maintenance and upkeep. This object is achieved by the features of the main claim. Further advantageous embodiments are disclosed in the subclaims.
Dabei weist die neuerungsgemäße Vorrichtung mindestens eine schwimmende Plattform bzw. einen Ponton auf, ggf. mit Auftriebskörpern versehen, wobei an oder auf der Plattform Einrichtungen zur Energieerzeugung, vorzugsweise Solarzellen oder Solarelemente angeordnet sind, sowie Einrichtungen zur Steuerung und zum Betrieb der Vorrichtung, insbesondere Einrichtungen zur Energieversorgung der Vorrichtung, zur Steuerung von Ventil- und Leitungsfunktionen und zur Steuerung der Volumenströme der zu filternden Flüssigkeit.In this case, the device according to the innovation comprises at least one floating platform or a pontoon, possibly provided with buoyant bodies, wherein on or on the platform means for energy production, preferably solar cells or solar elements are arranged, and means for controlling and operating the device, in particular devices to power the device, to control valve and line functions and to control the volume flows of the liquid to be filtered.
Weiterhin beinhaltet ein solche neuerungsgemäße Vorrichtung mindestens eine an der Plattform endende erste Druckleitung, mit welcher die zu filternde Flüssigkeit aus einer ersten Tiefe unterhalb der Plattform bis an die Oberfläche bzw. bis zur Plattform gefördert wird, mindestens eine mit der Plattform und eingangsseitig mit dem Ende der ersten Druckleitung verbundene Filtereinrichtung und mindestens eine mit der Filtereinrichtung ausgangsseitig verbundenen zweite Druckleitung, mit welcher die gefilterte Flüssigkeit in eine zweite Tiefe unterhalb der Plattform in das Reservoir zurückgefördert wird.Furthermore, such a device according to the invention comprises at least one first pressure line ending at the platform, with which the liquid to be filtered is conveyed from a first depth below the platform to the surface or to the platform, at least one with the platform and the input side with the end The first pressure line connected filter device and at least one output side connected to the filter means second pressure line, with which the filtered liquid is conveyed back to a second depth below the platform in the reservoir.
Dabei sind die Druckleitungen und die Filtereinrichtung über Ventile, Leitungen und Pumpen so miteinander verbunden und kommunizieren so miteinander, dass zu filternde Flüssigkeit aus dem Reservoir gefördert, gefiltert und wieder in das Reservoir zurückgeführt wird.In this case, the pressure lines and the filter device via valves, lines and pumps are connected to each other and communicate with each other so that to be filtered liquid is conveyed from the reservoir, filtered and returned to the reservoir.
Die Neuerung besteht also aus einer autark schwimmenden, ggf. hochseetauglichen Plattform oder Ponton, in die weitere Baugruppen integriert sind und kann in der beanspruchten Ausbildung automatisiert Proben in einem großen Umfang zum Zwecke der forschungsseitigen Auswertung gewinnen.The innovation thus consists of a self-sufficient floating, possibly ocean-going platform or pontoon, are integrated into the other modules and can automatically win in the claimed training samples to a large extent for the purpose of research-side evaluation.
Betrieben wird die Vorrichtung mit elektrischer Energie, die entweder aus photovoltaischen Systemen oder aber auch durch Windkraftanlagen gewonnen werden kann. Insofern ist die Vorrichtung autark und kann über mehrere Wochen oder Monate bestimmte Bereiche von Oberflächen auf dem Meer oder auch in Flussdeltagebieten absuchen.The device is operated with electrical energy that can be obtained either from photovoltaic systems or even by wind turbines. In this respect, the device is self-sufficient and can search over several weeks or months certain areas of surfaces at sea or in river delta areas.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Vorrichtung zeigt auch die verschiedenen vorteilhaften Weiterbildungen in ihrer Anwendung.An embodiment of such a device also shows the various advantageous developments in their application.
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Ebenfalls erkennbar sind vier mit dem Ponton
Die hier gezeigte vorteilhafte Ausbildung weist Filtereinrichtungen auf, die als schwimmende Schläuche aus elastomerem Material ausgebildet sind, in dessen Inneren jeweils ein nicht hier näher dargestellter Beutel- oder Kerzenfilter zur Filterung der Flüssigkeit angeordnet ist.The advantageous embodiment shown here has filter devices which are designed as floating hoses made of elastomeric material, in the interior of which a bag or candle filter not shown here in detail for filtering the liquid is arranged in each case.
Vorteilhafterweise ist jeder der schwimmenden Schläuche ausgangsseitig verbundenen mit zweiten Druckleitungen
Vorteilhafterweise sind alle die schwimmenden Filtereinrichtungen
In der ersten Druckleitung
Die elektrische Steuerungsanlage im Ponton beinhaltet unter anderem Wechselrichtern zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom für den Betrieb mehrerer solcher Tauchpumpen, für die Energieversorgung der Meß- und Regeltechnik, ferner für die Steuerung eines Ortungssystems.The electrical control system in the pontoon includes, inter alia, inverters for the conversion of direct current into alternating current for the operation of several such submersible pumps, for the power supply of the measurement and control technology, and also for the control of a positioning system.
Die erste Druckleitung verfügt über mehrere mit automatischen Ventilen verschließbare Öffnungen, die individuell geöffnet oder geschlossen werden. Die Druckleitung besteht aus mehreren flexiblen Schlauchsegmenten aus Gummimaterial, die bis zum Erreichen der entsprechenden Tiefe zusammengebaut werden können.The first pressure line has several closable with automatic valves openings that are opened or closed individually. The pressure line consists of several flexible hose segments of rubber material, which can be assembled to reach the appropriate depth.
Die Schwimmschläuche mit den Filtereinrichtungen können ebenfalls jeweils verlängert werden, um die Filterfläche zu vergrößern.The swim hoses with the filter devices can also be extended in each case to increase the filter area.
Wenn sich die Vorrichtung in Funktion und im automatischen Modus befindet, gewinnt die Tauchpumpe in der ersten Druckleitung das Meerwasser bzw, das Mischwasser im Flussdelta auf etwa zehn Metern Tiefe und drückt dieses über eine Leitung in einen Verteiler, der sich im schwimmenden Ponton befindet. Der Zulauf in die Druckleitung kann wahlweise oberflächennah, oder in einem bis drei Meter Wassertiefe erfolgen. Die erste Druckleitung ist mit mehreren automatischen Ventilen ausgestattet, die sich in den jeweiligen Tiefen befinden.When the device is in function and in automatic mode, the submersible pump in the first pressure line wins the seawater or the mixed water in the river delta to a depth of about ten meters and presses it via a line into a distributor located in the floating pontoon. The inflow into the pressure line can be done either near the surface, or in one to three meters of water. The first pressure line is equipped with several automatic valves located at the respective depths.
Der Verteiler verfügt über vier Abgänge die jeweils in eine Filtereinrichtungen eines Schwimmschlauches führen. In den Schwimmschläuchen befinden sich Kerzenfilter. Diese Filter sind nicht rückspülbar. Sie nehmen entsprechend ihrer Trenngrenze Feststoffe auf. Jedes Filter wird mit dem gleichen Volumenstrom beaufschlagt. Das Filtrat tritt am Ende des Schwimmschlauches aus, bzw. wird über in die Tiefe gerichtete zweiten Druckleitungen/Schläuche in das Meer verpresst. Um einen Kurzschluss der Entnahme- und Rückführung zu vermeiden, muss die Verpressung in dreißig Meter Wassertiefe erfolgen. Die Ponton mit allen Baugruppen und seine Filtereinrichtungen schwimmen frei im offenen Meer, bzw. in Flussmündungen. Die Tauchpumpe bezieht ihren Strom aus der Photovoltaikanlage.The distributor has four outlets which each lead into a filter device of a floating hose. In the floating tubes there are candle filters. These filters are not backwashable. They absorb solids according to their separation limit. Each filter is charged with the same volume flow. The filtrate exits at the end of the floating hose, or is pressed into the sea via depth-directed second pressure lines / hoses. In order to avoid a short circuit of the removal and return, the compression must be done in thirty meters of water. The pontoon with all assemblies and its filter devices float freely in the open sea, or in estuaries. The submersible pump draws its power from the photovoltaic system.
Der Ponton ist mit einem Signalgeber zur Übermittlung ihrer Position ausgestattet. Die Kerzenfilter werden nicht auf See gewechselt. Die Filterfläche ist so ausgelegt, dass der Ponton mehrere Wochen Proben entnimmt, ohne gewartet werden zu müssen. Steigt der Differenzdruck in den Filtern auf einen vorgegebenen Wert, werden die kompletten Filterbehälter (Schwimmschläuche), einschl. der Kerzenfilter entfernt und ersetzt. Diese Arbeiten werden mittels eines Versorgungsschiffes vorgenommen. Die Probennahme, d. h. die Ausbringung der Plattform im Meer, erfolgt in der Regel über vierundzwanzig Monate hinweg.The pontoon is equipped with a signal generator to transmit its position. The candle filters are not changed to sea. The filter surface is designed so that the pontoon takes samples for several weeks without having to wait. If the differential pressure in the filters rises to a predetermined value, the complete filter containers (floating hoses), including the candle filters, are removed and replaced. These works are carried out by means of a supply ship. Sampling, d. H. The application of the platform in the sea is usually over twenty-four months.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Schwimmende Vorrichtung zur Entnahme und Filterung von FlüssigkeitFloating device for removing and filtering liquid
- 22
- Ponton/PlattformPontoon / Platform
- 33
- Erste DruckleitungFirst pressure line
- 44
- Ende der ersten DruckleitungEnd of the first pressure line
- 55
- Filtereinrichtungfiltering device
- 66
- Filtereinrichtungfiltering device
- 77
- Filtereinrichtungfiltering device
- 88th
- Filtereinrichtungfiltering device
- 99
- Zweite DruckleitungSecond pressure line
- 1010
- Zweite DruckleitungSecond pressure line
- 1111
- Zweite DruckleitungSecond pressure line
- 1212
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- 2015-12-01 DE DE202015008212.2U patent/DE202015008212U1/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |