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Die Erfindung betrifft eine Schwimmerpumpe für die Förderung
von Wasser aus einem Gewässer durch
eine Leitung auf das umliegende Land, mit einer Rotationspumpe,
deren Rotor von einem Motor angetrieben ist, und einem an dem Gehäuse der Pumpe
angebrachten Schwimmkörper.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung
einer Schwimmerpumpe, die insbesondere zur Landbewässerung
in regenarmen warmen Gegenden eingesetzt werden kann. Die Schwimmerpumpe
soll sich insbesondere für
solche Anwendungen eignen, wo kein Stromnetz zur Verfügung steht.
Darüber
hinaus soll die neue Schwimmerpumpe einschließlich Antrieb bei geringen
Gestehungskosten verfügbar sein.
Ferner soll sich die Schwimmerpumpe einschließlich Antrieb durch ein geringes
Gewicht auszeichnen, so daß ihr
Transport und ihre Handhabung erleichtert werden. Die Schwimmerpumpe
soll ferner in einfacher Weise an unterschiedliche Förderleistungen
angepaßt
werden können,
die durch zeitliche Fördermenge,
Förderstrecke
und Förderhöhe definiert
sind. Weitere Vorteile der Schwimmerpumpe ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs
genannten Schwimmerpumpe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Motor
ein Gleichstrommotor ist, der an eine landgestützte photovoltaische Stromquelle
angeschlossen ist. Damit kann die Schwimmerpumpe nicht nur unabhängig von
einem Stromnetz oder einem Stromgenerator eingesetzt werden, sondern
es hat sich auch gezeigt, daß durch
das erfindungsgemäße Aggregat
auch überraschend
hohe Förderleistungen
in dem Bereich von z.B. 0,5 bis 2,0 m3/min
erreicht werden können.
Dabei können
Förderhöhen von
2 bis 7 m und Förderstrecken
von 20 bis 200 m erreicht werden, wobei zwischen diesen drei Größen naturgemäß eine gegenseitige
Abhängigkeit
besteht. Die Fläche
der photovoltaischen Stromquelle kann z.B, in dem Bereich von 1
bis 2 m2 liegen. Der Gleichstrommotor arbeitet
z.B, mit 24 Volt. Seine abgenommene Leistung liegt z.B. in dem Bereich
von 100 bis 200 Watt.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der Schwimmerpumpe ist das Pumpengehäuse ein zylindrisches Rohr
und trägt
der Rotor eine axiale Schnecke. Die Betriebsdrehzahl der Pumpe liegt
z.B. in dem Bereich von 3000 bis 4000 UpM. Diese Schneckenpumpe
verbraucht selbst nur einen minimalen Anteil der Stromleistung,
so daß diese
weitgehend für die
Wasserförderung
verfügbar
ist. Vorzugsweise hat der Außenrand
der Schnecke von der Innenseite des Rohres einen Abstand in dem
Bereich von 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise 1 bis 5 mm. Die Pumpe arbeitet daher
fast ohne Reibung zwischen Rotor und Rohrgehäuse; mechanische Reibung entsteht
praktisch nur durch die zentrale Führung des Rotors. Der durch den
Abstand zwischen Schnecke und Rohrwand entstehende Schlupf des Wassers
ist gering und wird durch erhöhte
Förderleistung
wegen des Fehlens mechanischer Wandreibung mehr als kompensiert.
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Zweckmäßigerweise ist das von der
Stromquelle zum Gleichstrommotor führende Stromkabel mit der Leitung
vereinigt. Die Leitung kann durch Schwimmer über Wasser gehalten werden.Hierdurch wird
nicht nur die Überwachung
der Wasserleitung und des Stromkabels erleichtert, sondern es wird auch
ein Abfall der Volumenleistung der Pumpe vermieden, der eintreten
würde,
wenn die Wasserleitung unter der Wasseroberfläche oder am Gewässerboden
verlaufen würde.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform
der Schwimmerpumpe besteht diese außer der den Rotor tragenden
Welle und dem Motor aus Kunststoff. Zweckmäßigerweise ist der Kunststoff
gegen Licht und Salzwasser sowie gegen Temperaturwechsel beständig. Dadurch
wird nicht nur eine lange Lebensdauer der Pumpe erreicht, sondern
das Pumpengewicht wird wesentlich verringert, so daß die mit
Motor bestückte
Pumpe ein Gewicht in der Größenordnung von
z.B. 8 kg hat, während
bekannte Schwimmerpumpen aus Metall oft das 5-fache wiegen und auch voluminöser sind,
da sie einen entsprechend größeren Schwimmkörper benötigen. Handling
und Transportfähigkeit
der erfindungsgemäßen Pumpe
werden so wesentlich verbessert.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schwim merpumpe
ist der Schwimmkörper
ein das Gehäuse
umgebender ringförmiger
Hohlkörper.
Der Hohlkörper
ist im allgemeinen mit Luft gefüllt.
Im Prinzip kann der Schwimmkörper
auch aus einem Material geringer Dichte, wie z.B. geschlossenporigem
Schaumkunststoff oder Kork bestehen. Zweckmäßigerweise ist der Schwimmkörper so
dimensioniert, daß die
Schnecke des Rotors bei schwimmender Pumpe wenigstens teilweise
getaucht ist, so daß die
Wasserförderung
sogleich beim Einsetzen des Motorbetriebs beginnt. Bei genügend kleinem
Spalt zwischen Schnecke und Rohrgehäuse kann die Pumpe auch selbstansaugend
sein. Zweckmäßigerweise
ist der druckseitige Anschlußstutzen für die Wasserleitung
etwa rechtwinklig zu der Gehäuseachse
angeordnet. Im allgemeinen ist die Höhe des aus dem Wasser ragenden
Teils der Schwimmerpumpe kleiner als der Durchmesser des Schwimmkörpers. Die
Pumpe hat daher ein stabile Schwimmlage, wozu auch das Verhältnis des
Tiefgangs zur Aufbauhöhe
der Pumpe beiträgt.
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Vorzugsweise ist unter dem Schwimmkörper ein
die saugseitige Öffnung
des Pumpengehäuses umgebender
Käfig angebracht.
Dieser Käfig
oder Korb kann aus einem gitterartigen Kunststoffmaterial bestehen.
Er hält
größere Feststoffteilchen
von der Ansauföffnung
fern und vermeidet dadurch Störungen
des Pumpenbetriebs. Kleinere Feststoffteilchen, die den gitterartigen
Käfig passieren
können,
stören den
Pumpenbetrieb nicht. Zweckmäßigerweise
ist die saugseitige Öffnung
des Pumpengehäuses
trichterförmig
nach außen
erweitert. Hierdurch werden innere Reibungsverluste bei der Ansaugung
verringert, was sich günstig
auf die Förderleistung
auswirkt. Ferner kann auf dem Boden des Käfigs ein zur saugseitigen Öffnung hin
zugespitzter Leitkörper
angebracht sein. Dieser Leitkörper
dient ebenfalls zur Strömungsführung zu
der Ansaugöffnung
hin. Sowohl die trichterförmige
Erweiterung der Ansaugöffnung
als auch der Leitkörper
können
eine gewölbte
Form haben.
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Zwei Ausführungsformen der Erfindung
werden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen
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1 die
schematische Darstellung der ersten Ausführungsform der Schwimmerpumpe
im Axialschnitt und teilweise in der Seitenansicht,
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2 die
auf einem Gewässer
schwimmende Schwimmerpumpe mit angeschlossener, auf das benachbarte
Land verlegter Wasserleitung und angeschlossener Stromquelle, und
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3 eine
perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform der Schwimmerpumpe.
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Nach 1 besteht
die Schwimmerpumpe 1 im wesentlichen aus einem zylindrischen
Rohrgehäuse 2 und
einem Rotor 3, auf dem eine Förderschnecke 4 ausgebildet
ist. Dieser Rotor 3 sitzt auf einer Welle 5, die
mit der Welle eines am oberen Ende des Rohrgehäuses angeflanschten 24 V-Gleichstrommotor 6 antriebsmäßig verbunden
ist. Wie aus 1 ersichtlich,
ist der Außenrand
der Schneckengänge
von der Innenseite des Rohrgehäuses 2 auf Abstand
gehalten. Am unteren Ende des Rohrgehäuses 2 ist durch radiale
Arme 7 eine Buchse 8 zentrisch gehalten, in der
das untere Ende der Welle 5 geführt ist. In dem Rohrgehäuse 2 ist
in der Nähe
seines oberen Endes eine schräge
Leitwand 9 angebracht, in der die Welle 5 ebenfalls
geführt
ist. Ferner hat das Rohrgehäuse 2 nahe
seinem oberen Ende einen druckseitigen Stutzen 10 für den Anschluß einer Förderleitung.
Das untere Ende des Rohrgehäuses 2 hat
eine trichterartige Erweiterung 11, die kegelstumpfförmig gezeigt
ist, aber auch in der Form eines nach außen gewölbten Trichters ausgebildet
sein kann.
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Das Rohrgehäuse 2 ist in seinem
unteren Bereich von einem Schwimmerkörper 12 in Form einer
ringförmigen
luftgefüllten
Kammer 13 umgeben. Ferner ist am Boden des Schwimmkörpers 12 ein Korb 14 aus
einem gitterartigen Wandmaterial angebracht. Der Korb 14 schirmt
die Ansaugöffnung
allseitig ab, so daß gröbere Feststoffteilchen
nicht in die Pumpe gelangen können.
Kleinere Feststoffteilchen können
das Gitter des Korbs passieren und ohne Störung der Pumpe 1 mit
dem Wasser gefördert
werden. Am Boden des Korbs 14 ist ein kegelförmiger Leitkörper angebracht,
der für
einen gleichmäßigeren Wasserzufluß zur Ansaugöffnung 15 vorteilhaft
ist. Der Leitkörper 16 kann
anstelle der gezeigten Kegelfläche
auch eine zugespitzte, nach innen gewölbte Leitfläche haben.
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Der Schwimmkörper 12 ist diametral
so bemessen, daß die
schwimmende Pumpe bis zum oberen Ende der Schnecke 4 eintaucht,
wie durch die eingezeichnete Wasserlinie 17 dargestellt
ist. Die Pumpe 1 kann daher nach Stillstandszeiten infolge Strommangel
beim erneuten Anlaufen sogleich fördern, so daß kein Solarstrom
durch Leerlauf verloren geht. Der Rotor 3 mit der Schnecke 4 kann
nach Trennung der Flanschverbindung zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Motor 6 ausgebaut und gegen einen anderen Rotor mit
anderer Steigung der Schnecke 4 ausgetauscht werden, so
daß die
Pumpe einfach unterschiedlichen Leistungserfordernissen angepaßt werden
kann.
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2 zeigt
die perspektivische Darstellung der auf der Gewässeroberfläche 18 schwimmenden Pumpe 1,
wobei der Schwimmkörper 12 teilweise
getaucht ist und der getauchte Teil der Pumpe nicht dargestellt
ist. An den druckseitigen Stutzen 10 ist ein Förderschlauch 19 angeschlossen,
der mit Hilfe von Schwimmern 20 auf der Wasseroberfläche gehalten wird.
Der Schlauch 19 ist über
den Gewässerrand 21 hinaus
auf das angrenzende Gelände 22 verlegt.
Auf dem Gelände 22 ist
ferner eine photovoltaische Stromquelle 23 installiert,
die den Gleichstrommotor 6 mit elektrischer Energie versorgt.
Das von der Stromquelle 23 zu dem Motor 6 führende Stromkabel 24 ist
auf der Schlauchleitung 19 befestigt, kann aber von der
Leitung 19 auch getrennt werden, so daß das hintere Ende ohne Stromkabel
verlegt werden kann, während
die Stromquelle 23 nahe an der Grenzlinie am Gewässerrand 21 stationär sein kann.
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Die erfindungsgemäße Schwimmerpumpe ermöglicht die
Wasserentnahme aus Gewässern,
wie Flüssen,
Seen und Meeren, in Gegenden, wo kein Stromnetz vorhanden ist. Die
Pumpenanlage vermeidet auch den aufwendigen Einsatz eines Stromgenerators.
Durch die fast vollständige
Kunststoffbauweise hat die Pumpe ein geringes Gewicht, so daß sie leicht
zu transportieren und handhaben ist.
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Die in 3 gezeigte
Ausführungsform
der Schwimmerpumpe unterscheidet sich von der Ausführung der 1 im wesentlichen dadurch,
daß anstelle
des ringförmigen
Schwimmkörpers
sechs separate Schwimmkörper 12 vorgesehen
sind, die jeweils über
einen Arm 26 an dem Gehäuse 2 der
Pumpe gleichmäßig über den
Umfang verteilt angebracht sind. Durch den Abstand der Schwimmkörper 12 von dem
Rohrgehäuse 2 wird
die Schwimmstabilität
der Pumpe im Vergleich zu der Ausführung nach 1 verbessert. Selbstverständlich kann
anstelle der Mehrzahl der Schwimmkörper 12 auch ein einziger Ring
durch Arme 26 mit Abstand am Rohrgehäuse angebracht sein.