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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einbringen von Chemikalien in Gewässer, bei welcher eine Chemikalien-haltige Lösung oder Suspension auf oder in dem Gewässer verteilt wird, enthaltend
- (a) einen Behälter zum Erzeugen einer Lösung oder Suspension der Chemikalien; und
- (b) eine schwimmende Einheit zum Ausbringen einer Lösung oder Suspension der Chemikalien auf das Gewässer.
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Die Erfindung betrifft ferner einen mobilen, auf einem Straßenfahrzeug transportierbaren Behälter, der an Land aufstellbar ist, so dass er an Land mit einer angelieferten Chemikalie in Form von Schüttgut oder eines flüssigen Konzentrats befüllbar ist
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Tagebaurestseen sind Beispiele für Gewässer, bei denen Chemikalien in Form von Kalk eingebracht werden, um den pH-Wert zu erhöhen.
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Stand der Technik
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WO 2004/067455 A1 offenbart ein Gerät, wie etwa ein Ponton, LKW, Anhänger, Boot oder Schiff, auf dem Kalkgestein zerkleinert und auf das Wasser aufgebracht wird.
DE 34 13 702 A1 ,
US 5, 185,085 A und
US 4,961,519 A offenbaren Boote mit Kalk, welcher dem Wasser zugeführt wird.
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DE 20 2007 017 852 U1 beschreibt ein Wasserfahrzeug zum Einbringen von Kalk in Gewässer. Der Kalk wird auf dem Wasserfahrzeug als Schüttgut bevorratet. Wasser aus dem Gewässer wird mit einer Ansaugvorrichtung angesaugt. In einer Dosiervorrichtung wird aus dem trockenen Kalk und dem angesaugten Wasser eine Suspension hergestellt, die unmittelbar im Anschluss mit einer Förderpumpe und Verteilerdüsen auf der Wasseroberfläche verspritzt wird.
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DE 10 2004 032404 A1 offenbart die Behandlung von großen Seen mit einem Wasservolumen oberhalb von 500 000 m
3, bei denen kein ausreichend befestigter Uferbereich vorliegt. Die Anordnung nutzt eine schwimmende, mobile Lager-/Transport- und Eintragseinheit, die aufgrund ihrer Geschwindigkeit einen turbulenten Wasserstrom erzeugt.
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DE 20 2004 002 159 U1 offenbart eine mobile und bewegliche Lager- und Eintragseinheit mit einem Eigenantrieb oder mit einem zusätzlichen Wasserfahrzeug, mit dem Natronlauge in Gewässer eingebracht werden kann. Das Wasserfahrzeug ist mit einem Tankcontainer zur Zwischenlagerung von Natronlauge versehen. Das Wasserfahrzeug wird aus einer mobilen offenen Sicherheitswanne und einem darin befindlichen Behälter versorgt, in dem festes oder flüssiges Neutralisationsmittel zwischengespeichert werden kann.
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Mit den bekannten Anordnungen kann der pH-Wert eines Gewässers, insbesondere eines Tagebaurestsees eingestellt werden.
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DE 10 2012 104 914 B4 offenbart ein Wasserfahrzeug in Form einer Spaltklappschute, bei dem der Kalk in Form einer konzentrierten Lösung oder konzentrierten Supension auf dem Wasserfahrzeug verwendet wird. Die Verwendung einer konzentrierten Lösung oder konzentrierten Suspension hat den Vorteil, dass ein erheblich mehr Chemikalien-Masse auf dem Wasserfahrzeug untergebracht werden kann, als etwa bei Schüttgut. Schüttgut hat im Gegensatz zur gleichen Menge in einer Lösung oder Suspension ein größeres Volumen. Das Wasserfahrzeug kann daher mehr Chemikalien aufnehmen und muß weniger oft beladen werden. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit des Wasserbehandlung erhöht.
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Ein weiterer Vorteil einer konzentrierten Lösung oder konzentrierten Suspension ist die bessere Dosierbarkeit. Homogene Flüssigkeiten lassen sich besser dosieren als möglicherweise inhomogenes Schüttgut. Dadurch wird eine Über- oder Unterdosis vermieden und die Qualität der Wasserbehandlung wird verbessert. Die Chemikalien liegen ferner länger in der Flüssigkeit vor und sind weitgehend gelöst. Dadurch wird vermieden, dass Teilchen zum Boden des Gewässers absinken ohne sich aufzulösen. Auf diese Weise kann die Dosierung gesenkt werden, was zu Materialersparnis führt. Auch erreicht die vorher gelöste Chemikalie alle Tiefenschichten des Gewässers und bewirkt so eine gleichmäßigere Wasserbehandlung.
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Nachteilig bei bekannten Anordnungen ist es, dass die Eintragseinheit eine Bewegung erfordert, die üblicherweise mit einem Boot verwirklicht wird. Boote können aber nur auf größeren Seen fahren und es muss ein geeigneter Uferbereich vorhanden sein, über den das Boot in den See gebracht wird. Es ist zudem aufwändig, die Boote nach der Behandlung von einem See zum nächsten zu befördern. Weiterhin erfordert das Anmischen der Suspension und die Beschickung des Suspensionsbehälters auf dem Boot mehrere Stunden Zeit, in der das Boot nicht zum Ausbringen des Neutralisationsmittels eingesetzt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher Chemikalien effizient auch in kleinere Seen eingebracht werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
- (c) der Behälter zum Erzeugen der Lösung oder Suspension der Chemikalien an Land angeordnet ist, so dass er an Land mit der angelieferten Chemikalie in Form von Schüttgut oder eines flüssigen Konzentrats befüllbar ist;
- (d) wenigstens ein Wasseranschluss zum Zuführen von ausreichend Wasser zu der Chemikalie in den Behälter vorgesehen ist, so dass eine anwendungsbereite Lösung oder Suspension erzeugbar ist;
- (e) Schläuche, Rohre oder andere Mittel zum Überführen der anwendungsbereiten Lösung oder Suspension zu der schwimmenden Einheit vorgesehen sind; und
- (f) Verankerungsmittel zum Verankern der schwimmenden Einheit an einer festen Position in dem Gewässer vorgesehen sind.
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Die Chemikalien können insbesondere Kalk oder Natronlauge sein. Anders als bei bekannten Anordnungen ist weder ein Schiff, noch ein Antrieb für die schwimmende Einheit erforderlich. Die Suspension oder Lösung mit der Chemikalie wird bereits an Land anwendungsbereit verdünnt. Die dünne Suspension oder Lösung kann leicht über Schläuche oder Rohre zur schwimmenden Einheit transportiert werden. Eine Weiterverarbeitung auf dem Wasser ist nicht vorgesehen. Ensprechend einfach ist die Einheit ausgebildet. Die Anordnung ist besonders einfach zu transportieren, ins Wasser zu bringen und dort zu installieren. Insbesondere bei kleinen Seen, die beispielsweise nur diskontinuierlich behandelt werden müssen, ist diese einfache und kostengünstige Lösung wesentlich vorteilhafter. Da der Behälter zum Anmischen und Verdünnen der Chemikalie sich an Land befindet, kann die Suspension oder Lösung ohne Unterbrechung hergestellt und ausgebracht werden. Es gibt daher keine Standzeiten. Auf diese Weise wird die Leistungsfähigkeit der Anordnung erhöht. Im Gegensatz zu schiffsbasierter Technik kann die Anlage rund um die Uhr und bei jedem Wetter betrieben werden.
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Vorzugsweise ist ein Rührwerk oder eine Zirkulationspumpe in dem Behälter vorgesehen, mit welchem die Lösung oder Suspension von der Herstellung bis zur Anwendung rührbar ist. Dadurch wird einerseits festes Material, etwa Kalk, besser aufgelöst und andererseits können sich eventuell noch vorhandene Feststoffe nicht absetzen.
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Der Wasseranschluss der Anordnung wird vorzugsweise aus dem Gewässer mit Wasser gespeist. Da das Wasser zusammen mit der Chemikalie wieder in das Gewässer zurückfließt, entsteht hier kein Ungleichgewicht. Das Wasser muss keinerlei besonderen Anforderungen genügen, da es bereits vorher die Qualität des behandelten Gewässers hatte.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Pumpe vorgesehen, mit welcher Wasser aus dem Gewässer zum Wasseranschluss des Behälters pumpbar ist. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn keinerlei Strömung oder Tiedenhub vorhanden sind und der Behälter ganz oder teilweise oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet ist. Mit der Pumpe kann gezielt eine ausgewählte Wassermenge in den Behälter gepumpt werden, so dass die Konzentration der Chemikalie in dem Wasser einem ausgewählten Wert entspricht.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Pumpe eine Pumpleistung von wenigstens 100 m3/h, vorzugsweise von wenigstens 120 m3/h und höchst vorzugsweise von wenigstens 150 m3/h auf. Ein Behälter, der beispielsweise eine LKW-Ladung Kalk in Form von Schüttgut aufnimmt, ist dann innerhalb von etwa einer Stunde ausreichend gefüllt.
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Die schwimmende Einheit kann insbesondere von einem Ponton ohne eigenen Antrieb gebildet sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Ponton mehrteilig ausgebildet ist und die Teile einzeln transportierbar sind. Das erleichtert den Aufbau und den Transport der Anordnung.
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Die Verankerungsmittel können einen oder mehrere Anker und/oder Gewichte umfassen, welche mit einem Seil an der schwimmenden Einheit befestigt sind. Der Anker wird am Seeboden verankert und verhindert eine laterale Bewegung der schwimmenden Einheit. Vorteilhafterweise sind vier Anker vorgesehen, welche paarweise in entgegengesetzten Richtungen, etwa sternförmig über Eck, etwas beabstandet zur schwimmenden Einheit befestigt sind.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die schwimmende Einheit eine Austragseinheit auf, über welche die anwendungsbereite Lösung oder Suspension in oder auf das Wasser verteilt wird. Die Austragseinheit kann insbesondere mit Austragsöffnungen ausgebildet sein und zwischen zwei Abschnitten der schwimmenden Einheit im Wasser unter der Wasseroberfläche gehalten ist. Dann wird die Lösung oder Suspension mit der Chemikalie derart direkt in das Wasser, dass sie sich nach dem Prinzip des Freistrahl gleichmäßig verteilt, ausgetragen. Eine abgesenkte Austragseinheit verhindert, dass die Chemikalie an der Oberfläche bleibt und ermöglicht, dass tieferliegende Strömungen die Lösung oder Suspension im Wasser verteilen.
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Bei der Anordnung handelt es sich um eine mobile, transportable, autark funktionsfähige Einheit. Diese ist autark funktionsfähig, d.h. mit Steuer und Regelorganen ausgestattet, so dass sie selbstständig funktionsfähig ist.
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Die Aufgabe wird ferner mit einem Behälter gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass Mobiler, auf einem Straßenfahrzeug transportierbarer Behälter, der an Land aufstellbar ist,
- (c) wenigstens ein Wasseranschluss zum Zuführen von ausreichend Wasser zu der Chemikalie in den Behälter vorgesehen ist, so dass eine anwendungsbereite Lösung oder Suspension erzeugbar ist;
- (d) wenigstens eine Pumpe und/oder ein Rührwerk zum Erzeugen einer Lösung oder Suspension der Chemikalien vorgesehen ist;
- (e) Schläuche, Rohre oder andere Mittel zum Überführen der anwendungsbereiten Lösung oder Suspension zu einer schwimmenden Einheit vorgesehen sind; und
- (f) der Behälter Steuer- und Regeleinheiten aufweist, so dass der Behälter autark arbeitet.
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Der Behälter ist insbesondere ein handelsüblicher Container, der mit einem normalen Tieflader auf herkömmlichen Straßen transportiert werden kann. Die Anlage ist also insbesondere keine ortsfeste Anlage. Der Behälter hat dabei insbesondere Abmessungen mit einer Länge von 5 bis 20 m, einer Breite von 1 bis 4 m und einer Höhe von 1 bis 4 m.
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Mit der Anordnung ist eine bedarfsgerechte Verdünnung der hergestellten Suspension oder Lösung zwischen 0% und 100 % möglich. Es ist ferner die bedarfsgerechte Dosierung der Suspension möglich. Die wassergestützte Austragseinheit zum Austrag der Suspensionslösung kann vorzugsweise unter der Wasseroberfläche erfolgen. Es erfolgt vorzugsweise eine Fixierung der Austragseinheit an einem Schwimmkörper.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ausführungsbeispiele sind nachstehend unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Darstellung eines Containers als Anmischbehälter zur Herstellung einer Kalksuspension.
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2 ist eine Ansicht des Containers aus 1 von unten.
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3 ist eine Ansicht des Containers aus 1 von der langen Seite.
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4 ist eine Ansicht des Containers aus 1 von oben.
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5 ist ein Schnitt durch den Container aus 1 entlang der Schnittlinie B-B in 4.
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6 ist eine Ansicht des Containers aus 1 von der kurzen Seite.
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7 ist eine Draufsicht auf einen schwimmenden, verankerten Ponton mit einer lanzenförmigen Austragungseinheit.
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8 ist ein Schnitt durch den Ponton aus 7.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 bis 6 zeigen einen allgemein mit 10 bezeichneten Container. Der Container wird im Uferbereich eines Gewässers aufgestellt. Das Gewässer erfordert eine Behandlung mit Chemikalien. Eine solche Behandlung mit Kalk ist beispielsweise bei übersäuerten Gewässern wie Tagebaurestseen sinnvoll. Der Container 10 ist im Wesentlichen quaderförmig und besteht aus Stahl. Der Container des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat eine Länge zwischen 7 und 9 Metern, hier 8 Meter und eine Breite zwischen 2 und 3 Metern, hier 2,62 m. Bei diesen Abmessungen kann der Container am Stück mit einem Tieflader-LKW auch über herkömmliche Straßen transportiert werden. Gleichzeitig hat der Container ein Volumen, welches eine hohe Effizienz erlaubt.
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An den Seiten ist der Container mit Rippen 12 verstärkt. Alternativ kann der Container auch mit einer größeren Wandstärke hergestellt werden. Der Container 10 ist mit einer Abdeckung 14 und Mannlöchern 11 versehen. Die Abdeckung 14 ist zweiteilig ausgebildet. Dadurch kann die Abdeckung über die gesamte Länge entlang der Verbindungslinie 16 aufgeklappt werden. Hierzu sind Griffleisten 19 vorgesehen. In aufgeklapptem Zustand erlaubt die Öffnung, dass Schüttgut, beispielsweise Kalk, direkt aus einem Lkw in den Container überführt wird. Seitliche Leitern 18 ermöglichen den Zugang zur Abdeckung, beispielsweise zum Öffnen oder zu Inspektionszwecken.
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Die Abdeckung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat vier Inspektionsöffnungen oder Mannlöcher, die mit einer separaten Klappe 11 verschlossen sind. Die Klappen 11 können jeweils am Griff 20 hochgehoben und umgeklappt werden. Dann ist das Containerinnere von außen zugänglich.
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Der Container 10 hat zwei Anschlüsse 22 und 24. An den Anschluss 22 werden Schläuche (nicht dargestellt) angeschlossen. Durch die Schläuche wird Wasser aus dem zu behandelnden Gewässer gepumpt. Hierzu ist eine Pumpe (nicht dargestellt) vorgesehen, welche wenigstens 100 m3 Wasser pro Stunde, hier 150 m3/h Pumpleistung aufweist.
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Auf diese Weise kann der Container 10 mit der Wassermenge befüllt werden, welche zur Herstellung einer anwendungsbereiten Lösung oder Suspension erforderlich ist. Die Konzentration, die zur Anwendung erforderlich ist, hängt unter anderem von der Art der Chemikalie und vom Soll- und Ist-Wert für den pH-Wert des zu behandelnden Wassers ab.
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Die Wasseranschlüsse 22 und 24 befinden sich auf der rechten Seite in 1. Der Wasseranschluss 22 führt dann direkt in eine darunter befindliche Kammer 26, die im Schnitt in 5 zu erkennen ist. Das Innere des Containers 10 ist mit einer Trennwand 30 in zwei Kammern 26 und 28 unterteilt. Ein Durchgang 32 verbindet die Kammern 26 und 28 im Bodenbereich. Der Anschluss 24 ist mit einem Rohr 34 verbunden. Das Rohr 34 führt zu der in 5 linken Kammer 28, also auf der den Anschlüssen 22 und 24 entfernten Seite des Containers. Über den Auslass 24 kann die in dem Container erzeugte Suspension oder Lösung zu einem nachstehend beschriebenen Ponton geleitet werden. Auch hierfür ist eine Pumpe und ein oder mehrere Schläuche vorgesehen (nicht dargestellt). Eines der Enden wird durch den Auslass in die Suspension oder Lösung innerhalb des Containers eingetaucht. Das andere Ende wird zum Ponton geführt. Statt zu einem Ponton kann die Lösung oder Suspension auch auf ein Schiff gepumpt werden.
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Im Bodenbereich der Kammern 26 und 28 ist jeweils ein Rührer 36 bzw. 38 angeordnet. Diese sind ebenfalls in 5 zu erkennen. Mit den Rührern 36 und 38 wird die Lösung bzw. Suspension in den Kammern umgewälzt. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich Feststoffe am Boden absetzen. Außerdem wird die Homogenität der Lösung oder Suspension hergestellt und aufrecht erhalten. Statt eines Rührers oder in Ergänzung kann auch eine Umwälzpumpe (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
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An dem den Wasseranschlüssen 22 und 24 gegenüberliegenden Ende des Containers 10 sind zwei Luftauslässe 40 und 42 in der Abdeckung 14 vorgesehen. 7 und 8 zeigen schematisch einen auf dem Gewässer schwimmenden Ponton 44. Der Ponton 44 ist mehrteilig ausgebildet. Jeweils 4 Pontonblöcke 46 sind mittels Verbindern 48 zusammengefasst. Zwischen den beiden Gruppen ist eine Lücke 50. Auf dem Ponton ist ein Stahlprofil 52 aufgelegt, welches ebenfalls als Verbinder dient. An dem Stahlprofil 52 ist eine Aufhängung 54 befestigt. Die Aufhängung 54 trägt eine lanzenförmige Austrageeinheit 56.
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Jeweils an den Ecken 58 des Pontons 44 sind Seile 60 befestigt. Die Seile 60 erstrecken sich sternförmig nach außen in Richtung Seeboden 64. Dort sind sie mit einer Verankerung 62 verankert.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt: Kalk in Form von Schüttgut wird mittels Lkw direkt zum geöffneten Container 10 gefahren und durch die geöffnete Abdeckung 14 in den Container abgeladen. Nach Schließen der Abdeckung wird Wasser aus dem Gewässer in beide Kammern des Containers 10 gepumpt. Die Rührer und oder die Umwälzpumpe wälzen die Suspension oder Lösung um, wodurch das Schüttgut gut gelöst und im Wasser verteilt werden kann. Die Suspension oder Lösung wird über einen oder mehrere Schläuche zum Ponton 44 geleitet. Dies erfolgt mittels einer Umwälz- und Austragspumpe innerhalb des Behälters. Wenn die Lösung oder Suspension zum Ponton gepumpt wird, hat die Austragspumpe eine geringe Pumpleistung von etwa 2 qm/h. Wenn die Lösung oder Suspension entsprechend einem alternativen Ausführungsbeispiel zu einem Schiff mit einem eigenen Behälter gepumpt wird, hat die Pumpe eine hohe Pumpleistung von 100 qm/h.
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Am Ponton wird der Schlauch mit einer Dosierpumpe an die Ausbringeinheit 56 angeschlossen. Die Ausbringeinheit 56 ist mit Öffnungen versehen, über welche die Suspension oder Lösung in das Gewässer eintritt. Die immer vorhandenen Strömungen im Gewässer sorgen für eine langsame und gleichmäßige Verteilung der Suspension oder Lösung. Da die Suspension oder Lösung bereits an Land vollständig verdünnt wurde, sind weitere Gerätschaften im Bereich des Pontons nicht erforderlich. Der Ponton 44 kann nach Beenden der Maßnahme leicht an Land gebracht, zerlegt und zum nächsten Einsatzort transportiert werden. Für die Pumpen und das Rührwerk sind Steuer- und Regelorgane vorgesehen.
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Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Illustration der in den Ansprüchen beanspruchten Erfindung. Merkmale, welche gemeinsam mit anderen Merkmalen offenbart sind, können in der Regel auch alleine oder in Kombination mit anderen Merkmalen, die im Text oder in den Zeichnungen explizit oder implizit in den Ausführungsbeispielen offenbart sind, verwendet werden. Maße und Größen sind nur beispielhaft angegeben. Dem Fachmann ergeben sich geeignete Bereiche aus seinem Fachwissen und brauchen hier daher nicht näher erläutert werden. Die Offenbarung einer konkreten Ausgestaltung eines Merkmals bedeutet nicht, dass die Erfindung auf diese konkrete Ausgestaltung beschränkt werden soll. Vielmehr kann ein solches Merkmal durch eine Vielzahl anderer, dem Fachmann geläufigen Ausgestaltungen verwirklicht werden. Die Erfindung kann daher nicht nur in Form der erläuterten Ausgestaltungen verwirklicht werden, sondern durch alle Ausgestaltungen, welche vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abgedeckt sind. So ist es beispielsweise möglich die Anschlussarmatur und deren Verbindung mit dem Gehäuse auf vielfältige Weise zu verändern ohne dass vom Erfindungsgedanken abgewichen wird.
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Die Begriffe "oben", "unten", "rechts" und "links" beziehen sich ausschließlich auf die beigefügten Zeichnungen. Es versteht sich, dass beanspruchte Vorrichtungen auch eine andere Orientierung annehmen können. Der Begriff "enthaltend" und der Begriff "umfassend" bedeuten, dass weitere, nicht-genannte Komponenten vorgesehen sein können. Unter dem Begriff "im Wesentlichen", "vorwiegend" und "überwiegend" fallen alle Merkmale, die eine Eigenschaft oder einen Gehalt mehrheitlich, d.h. mehr als alle anderen genannten Komponenten oder Eigenschaften des Merkmals aufweisen, also bei zwei Komponenten beispielsweise mehr als 50%.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2004/067455 A1 [0004]
- DE 3413702 A1 [0004]
- US 5185085 A [0004]
- US 4961519 A [0004]
- DE 202007017852 U1 [0005]
- DE 102004032404 A1 [0006]
- DE 202004002159 U1 [0007]
- DE 102012104914 B4 [0009]
