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Titel:
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Erfindung eines neuen Systems fiir Wasserförderung aus Brunnen, Bohrungen,
Wasserbecken, Wasserläufen und anderen '/asserquellen ohne Anwendung der bisherigen
klassischen Zentrifugalpumpen mit Laufr3dern oder Kolbenpumpen die durch Motoren
angetrieben waren.
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Einleitung: Die gegenwärtigen klassischen Wasserversorgungssysteme
werden für Wasserförderung Zentrifugalpumpen, Kolbenpumpen und andere Pumpenarten
verwendet.
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Bei den obigen Pumpengattungen wird das Wasser durch eine Saugleitung
angesaugt. Am unteren Ende der Saugleitung ist ein Ventil eingebaut. Sein Zweck
ist, das Wasser vom Flüssigkeitsspiegel bis zur Mitte der Pumpe in der Saugleitung
zu halten, damit nach jedem Stillstand der Pumpe diese erneut das Wasser fördert,
ohne die Saugleitung wieder mit Wasser zu füllen.
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Ist die Saughöhe größer als ca. 9m, kann das Wasser theoretisch nicht
angesaugt werden. In diesem Fall muß die Pumpe in einem benachbarten leeren Sch-cht
eingebaut werden, damit von der Wasseroberfläche bis zur Mitte der Pumpe ständig
ein Abstand von ca. 6m vorhanden ist. Ausnahme sind hier Ejektorpumpen oder Unterwasserpumpen,
bzw., Tauchpumpen, die unter anderen Arbeitsbedingungen verwendet werden.-Bei allen
obenerwähnten Pumpenarten wird Energie, je nach Pumpenart, verbraucht es entsteht
ein Verschleiß der beweglichen Teile. Sie brauchen eine gewisse Unterhaltung, usw.
(Ersatzteile-Lagerhaltung) Das bedeutet hohe Betriebskosten.
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Gegenstand der Erfindung: Durch das neue System werden fast alle
bekannten Nachteile, die durch die Anwendung der klassischen Pumpenarten entstehen,
beseitigt.
Es wird auf die Anwendung der klassischen Pumpen und deren Antriebsmotoren bei der
Wasserförderung aus Brunnen, Bohrungen und anderen Wasserquellen, bei Hauswasser=
versorgungssnlagen für Wohnblocks mit vielen Stockwerken, verzichtet.
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Das neue System braucht Energie nur für den Antrieb eines Luftverdichters.
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Die Luft wird durch den Luftverdichter bis zur Erreichung des festgesetzten
Drucks, im Verhältnis zur maximalen Höhe, die für die Förderung des Wassers notwendig
ist, in einen Druckbehälter gedrückt, Die automatische Arbeiteregelung des Luftverdichters
bzw.
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das Ein" und Aus" -Schalten des Antriebsmotors wird durch einen Druckschalter
gesteuert.
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Die im Druckbehälter befindliche Druckluft, kann gleichzeitig für
den Antrieb von 2 und 3 Agregaten oder für mehrere Wasserversorgungsanlagen verwendet
werden.
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Mit dieser Luft kann man sauber, sparsamer, lautlos und einfacher
arbeiten.
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Bei dem heutigen Fortschritt der Technik und der Energie= knappheit
ist es unerlaubt weiter mit veralten schweren Systemen zu arbeiten, die Energiegroßverbrauchen
sind.
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Durch die weiter unten beschriebene Erfindung werden große Mengen
Energie gespart. Die Investitionskosten sowie die Betriebskosten sind kleiner als
bei den jetzt verwendeten Pumpenarten.
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Beschreibung des neuen vorgeschlagenen Wasserförderungs= aggregates:
Zur Förderung des Wassers werden walzenförmige, zylindrische Gefässe verschiedener
Größen und Längen, je nach Art und If.enge des Wassers, nach dem Durchmesser des
Brunnens,der Bohrung,Art des Beckens mit angesammeltem Wasser, im Verhältnis zum
festgelegten Wasserbedarf verwendet.
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Diese Gefäße sind an beiden Enden geschlossen. Das obere Ende hat
zwei Öffnungen und einen Verankerungsring, das untere Ende hat nur eine Öffnung,
die zum Eindringen des Wassers dient so wie die Fig.1. zeigt.
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Aggregates nach Fig.1.
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Teil Nr.des Teil-Benennung 1 - Gefäß 2 - Sockel des Gefäßes 3 - Ventil
4 - Öffnung im Sockel für die Eindringung des Wassers, 5 - Wasserdruckleitung 13
- Luftdruckleitung 17 - VerankerungSring Wird das Gefäß (1) an den Verankerungsring
(17) aufgehängt und ins Wasser getaucht, so dringt das Wasser durch die Öffnungen
(4) und das geöffnete Ventil (3) in das Innere des Gefäßes (1) bis das Gefäß sich
voll mit Wasser füllt, während die Luft aus dem Gefäß durch die Luftdruckleitung
(12) nach oben über Tage entweicht.'Hört man oben kein Pfeifen der entweichenden
Luft so bedeutet das, daß das Gefäß voll mit Wasser gefüllt ist und das Ventil (3)
auf seinen Sitz durch sein eigenes Gewicht gefallen ist. In diesem Moment wird die
Luftdruckleitung (13) mittels eines 3 Wegeventils ( siehe Fig.1 im Kreis ) mit dem
Druckluftbehälter bzw. mit Druckluftquelle in Verbindung gesetzt.
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Das bedeutet, daß die Verbindung Gefäß äußere Atmosphäre unterbrochen,
die Verbindung Gefäß Luftdruckbehälter hergestellt ist. Demnach dringt die Druckluft
ins Innere des Gefäßes (1), Ventil (3) wird festgeschlossen, das Wasser aus dem
Gefäß (1) wird durch die Wasserdruckleitung (5) nach oben zum Verbraucher gefordert
bzw. durch die Einwirkung der Druckluft aus dem Gefäß herausgepreßt. Kommt durch
die Wasserdruckleitung kein Wasser, sondern Luft, so wird durch den 3 Wegeventil
die Verbindung Druckluftbehälter - Gefäß unterbrochen und Gefäß - Außere Atmosphäre
hergestellt, der Wasserstand vom Brunnen druckt nun auf das Ventil (3) öffnet ihn,
das Wasser dringt in das Innere des Gefäßes und der Arbeitsvorgang wird wiedeholt.
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Der einfache, in der Fig.1 dargestellte Wasserförderungsaggrent ist
keine komplizierte Bauart. Er ist leicht aufzustellen bzw.
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einzubauen und in Betrieb zu setzen, überall dort wo dringend Wasser
aus jeder Tiefe, in kleinen engen von ca. 50 bis 1000 L.
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im unterbrochenen Arbeitsvorgang gefördert werden soll.
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Wenn das Wasser sich in einer Tiefe von z.B. ca. 10m Untertage befindet,
ist ein Überdruck von ca. 1,5 Atü notwendig, damit das Wasser noch ca. 5m über die
Erdoberfläche gehoben werden kann. Der Inhalt des Gefäßes und seine Länge werden
nach der notwendigen Wassermengen, der Fiillungs- und Entleerungszeit des Gefäßes
und der vorhanden Wasserquellen bestimmt.
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Die aufgehängetiefe Untertage, im Wasser, ist bei diesem Gerät nur
durch die uns zur Verfügung stehende Druckluft bedingt.
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Teile des Aggregates Teil-Benennung 1a und 1b --------- Gefäß 2 --------------------
Sockel des Gefäßes 3 -------------------- Ventil 4 -------------------- Öffnung
im Sockel für Wassereindringung 5 und 5b ------------- Wasserdruckleitung 6 --------------------
Bestätigungsstange im Gefäß 7 -------------------- Wasserstand im Gefäß 8 --------------------
Schwimmer 9 -------------------- Distanzmutter 10 -------------------- Rückschlagventil
in der Wasserdrucklei tung 11 -------------------- Luftverteiler-Vorrichtung 12
-------------------- Freiluftleitung 13 und 13a ------------ Luftdruckleitung 14
-------------------- Verteilerkolben 15 -------------------- Kolbendichtungsringe
16 -------------------- Hubbegrenzungsstifte 17 -------------------- Verankerung
18 ------------------ Rohrbrunnen (Brunnenschacht) 19 -------------------- Brunnenboden
20 -------------------- Stopfen oder Holländer Fig.2 zeigt ein Wasserförderungsaggregat
als Grundaggregat mit Luftverteiler-Vorrichtung Fig.3 (Erfindung), daß rach dem
Wasserstand (7) im Gefäß (1a oder 1b) funktioniert.
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Wird das Gefäß (1b) an der Verankerung (17) aufgehängt und in eine
Brunnenbohrung unter Wasser gesenkt, so dringt das asser durch die Sockelöffnungen
(4) und das Ventil (3) in das Innere des Gefäßes (1b oder 1a) bis das Gefäß sich
voll mit Wasser füllt.
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Der Schwimmer (8) bewegt sich bis zur oberen Grenze, bis zur oberen
Distanzmutter (9). In diesem Moment fällt das Ventil (3) durch sein eigenes Gewicht
auf seinen Ventilsitz.
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Die im Gefäß vorhandene Luft entweicht in die äußere Athmosfere
durch
die Freiluftleitung (12).
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Hört man oben kein Luftgeräusch der entweichenden Luft, so ist das
ein Zeichen, daß das Gefäß voll mit Wasser ist.
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Mittels eines 3-Wegeventils setzt man die Druckleitung (13) in Verbindung
mit der Druckluftquelle, d.h. Gefäß-äußere Athmosfere wird unterbrochen, Gefäß-Luftdruckbehälter
wird here::tellt. Wird Luftdruck durch die Luftdruckleitung (13) in das Gefäß eingeblasen,
so fließt das Wasser aus dem Gefäß durch die Wasserdruckleitung (5) zum Verbraucher
heraus.
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Der Rückfluß, der in der Wasserdruckleitung befindlichen Wassersäule
in das Innere des Gefäßes wird durch den in der Wasserdruckleitung eingebauten Rückschlagventil
(10) verhindert.
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Der Schwimmer (8) bewegt sich während der Entleerung des Wassers senkrecht
nach unten auf Grund des Wasserspiegels (7) bis zur unteren Distanzmutter (9). Unten
angelangt zieht der Schwimmer durch die Betätigungsstange (6) den Verteilerkolben
(14) nach unten bis zum unteren Hubbegrenzungsstifte (16). In diesem Moment entweicht
die Druckluft durch die Freiluftleitung (12) in die äußere Athmosfere.
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Der innere Luftdruck im Gefäß ist mit dem athmosferischen Luftdruck
ausgeglichen. Durch die Einwirkung des Wasserstandes im Brunnen, auf das Ventil
(3), dringt das Wasser in das Innere des Gefäßes (1b oder la), der Schwimmer (8)
bewegt sich verhindern. Der Schwimmer (8) bewegt sich während der Entleerung des
Wassers senkrecht nach unten auf Grund des Wasserspiegels (7) bis zur unteren Distanzmutter
(9).
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Unten angelangt zieht der Schwimmer durch die Betätigungs= stange
(6) den Verteilerkolben (14) nach unten bis zum unteren Hubbegrenzungsatift (16).
In diesem Moment entweicht die Druckluft durch die Freiluftleitung (12) in die äußere
Athosfere. Der innere Luftdruck im Gefäß ist mit dem athmosferischen Luftdruck ausgeglichen.
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Durch die Einwirkung des Wasserstandes im Brunnen, auf das Ventil
(3), dringt das Wasser in das Innere des Gefäßes (1b oder 1a), der Schwimmer (8)
bewegt sich senkrecht nach oben gleichzeitig mit dem Wasserstand (7) im Gefäß bis
an die obere Distanzmutter (9) stößt, und den Verteilerkolben (14)
nach
oben bis zum oberen Hubbegrenzungsstift bringt.
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Das Gefäß ist voll mit Wasser. Der Arbeitsvorgang wiederholt sich.
Will man den Arbeitsvorgang automatisch wiederholen lassen, so schließt man die
Freiluftleitung (12) an einen elektronischen Verteiler, der automatisch durch eine
Druckluft= mebrane den 3 Wegeventil, auf Grund der Bewegung des Schwimmers bzw.
Verteilerkolbens (14), steuert.
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Die Kolbendichtungsringe (15) verhindert die Entweichung der Druckluft
aus dem Gefäß, wenn der Kolben sich in dem oberen Punkt, oder das Eindringen der
Druckluft ins Gefäß, wenn der Kolben sich im unteren Punkt des Hubes befindet.
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Sie halten gleichzeitig den Verteilerkolben im Zylinder der Luftverteiler
vorrichtung fest.
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Die Öffnung (13a) des Grtndaggregates wird bei einer nicht kontinuierlichen
gewünschten bzw. gewählte Arbeitsweise des Aggregates durch einen Stopfen geschlossen.
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Hat man mit agressiven Wasser zu tun, so verwendet man korrosionsfeste
Materialen.
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Diese Förderungssysteme kann man auch in der chemischen Industrie
oder in den Rafieren verwenden.
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Tandemkupplungsmethode zweier Aggregate, die einen kontinuier= lichten
Wasserdurchfluß sichern. (Fig.4 und Fig.5).
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Für den Fall, daß nur ein Aggregat arbeitet, sind ca.1-3 Minuten
notwendig, bis das Gefäß sich mit Wasser aufgefüllt hat.
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Die Auffüll und Entleerungszeit ist von der Länge und Größe des Aggrefates,
sowie von der Größe des Brunnes, Beckens oder der Wasserquelle abhängig, wobei auch
der tägliche oder stündliche Wasserbedarf in cbm. eine große Rolle spielt.
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In der Zeichnung Fig.£ist das untere Aggregat und das Gefäß (1b)
ohne Innenleitung gebaut.
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In der Zeichnung Fig.4 ist das obere Aggregat bzw. Gefäß (1a) mit
Innenleitungen gebaut. Die Rohre und das Aggregat sind aus rostfreiem Metall. Die
Anlage wird so gebaut, um sie bei Bedarf nur mit einem Aggregat zu betreiben. In
diesem Fall werden die Rohrenden im unteren Teil des Aggregates, die auch als Kupplung
diesen, je nach Fall mit Stopfen (20) oder Holländern versehen.
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In den Zeichnungen Fig.4 und Fig.5 sind die Rohrleitungs anordnungen
ersichtlich.
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Die Luftdruckleitung (13) des Aggregates (1a) ist durch den Stutzen
(13a) mit der Luftdruckleitung (13a) des Aggregates (1b) verbunden. Die Wasserdruckleitung
(5), durch die, das Wasser nach oben zum Verbraucher gepumpt wird, sind oberhalb
des Gefäßes (ia) und seines Rückschlagventils (10) in eine gemeinsame Druckleitung
verbunden.
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Die Aggregate bzw. Gefäße (1a) und (1) haben eine gemeinsame Freiluftleitung
(12).
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Arbeitsweise der beiden Aggregate in Tandem, Beide Aggregate, so wie
sie in Fig.5 aufgebaut gezeigt sind, werden in den Brunnen versenkt. Das Brnnenwasser
dringt durch die Ventile (3) in die Gefäße (la) und (ob). Beide Schwimmer (8) und
die Verteilerkolben (14) befinden sich in der oberen Stellung ihres Hubes. Nun wird
die Druckluftrohrleitung (17) mit der Druckluftquelle in Verbindung gesetzt.
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Die Druckluft dringt durch die Druckluftrohrleitung (13) und Luftverteiler
- Vorrichtung (ii) des Aggregatea (ia) in das Innere des Gefäßes (la). Das Wasser
aus dem Gefäß (ia) wird nach oben zum Verbraucher gedruckt bzw. entleert. Der Schwimmer
bringt den Verteilerkolben (14) aus dem Gefäß (la) in die unterste Stellung seines
Hubes. In dieser Stellung dringt die Druckluft aus der Druckleitung - Luft (13)
durch den Stutzen (13a) und Druckleitung (1pa) in die Lußtverteiler - Vorrichtung
(11) des Gefäßes (ob). Das Wasser aus dem Gefäß (1b) wird durch die Wasserdruckleitung
(5b) und (5) nach oben zum Verbraucher gedruckt bzw. entleert.
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Der Stutzen (13b) des Gefäßes (1b) ist mit einer Kappe oder mit einem
Stopsen geschlossen. während aus dem Gefäß (1b) das Wasser entleert wird, entweicht
gleichzeitig die Druckluft aus dem Gefäß (1a) in die äußere Athmosphäre durch die
Freileitung (1?), das Brunnenwasser dringt ins Gefäß (in), der Schwimmer bewegt
sich nach oben und bringt den Verteilerkolben (14) in seine oberste Stellung, das
Gefäß ist voll mit Wasser,
Von oben wird mit einem 4-Wegeventil
die Druckluftleitung (13) mit der Druckluftqelle in Verbindung gesetzt.
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Die;Druckluft dringt ins Gefäß (1a), die Wasserentleerung aus dem
Gefäß (la) beginnt von neuem.
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Während das Gefäß (1a) entleert wird, füllt sich in der selben Zeit
das Gefäß (1b) mit Wasser voll auf, der Verteiler= kolben (14) wird durch den Schwimmer
(8) in die oberste Stellung gebracht.
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Die Entleerungsarbeit im Gefäß (ib) beginnt erst nachdem das Wasser
aus dem Gefäß (la) durch die Druckluft leergepumpt werden ist und die Druckluft
aus dem Gefäß (ia) ins Gefäß (1b) durch die Druckluftleitung (13a) dringt.
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Die Umschaltung der Druckluft in die Druckleitung (13) oder (13a)
sowie von den GefaBen durch die Freiluftleitung (12) mit der äußere Athmosphäre
geschieht bei zwei Aggregaten mittels eines 4-Wegeventils, kann aber auch automatischelektronisch
gesteuert werden. Bezeichnet man die oberste Wasserstandspunkte in den Gefäßen (1a)
und (1b) mit den Zahlen (1) bzw. (3) und die niedrigsten Wasserstandspunkte in den
Gefäßen (1a) und (1b) mit den Zahlen 2 und 4, die Entleerungs= wege mit 1-2 und
3-4 und die Auffüllungswege mit 2-1 und 4-3, so kann man die Arbeitsweise in der
Tandemkupplungsmethode mit Hilfe von Zahlen graphisch folgendenmaßen darstellen:
| 1 3 13131 |
| 4y2y'½42Üy |
| 1.Zyklus |2.Zyklus 13.Zyklus |
Das heißt: in der Zeit, in der ein Gefäß entleert wird, wird das andere Gefäß aufgefüllt
und die Arbeitsweise wiederholt sich zyklisch.
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Verwendung von Wasserförderungsaggregsten für Sporttatigkeit, Campingplätze,
Militär in Narschkolonen usw.
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Für Wasserversorgung in kleineren Menge für die o.a. Tätig= keiten
können Bälge aus widerstandfähigem Material (impregniert mit Gummi) hergestellt
werden. Diese Bälge haben oben zwei
Anschlußenden und einen Verankerungsring,
mit dem man den Balg in die Tiefe oder in den Wasserlauf untertauchen kann.
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Sie sind ähnlich wie in Fig.1 gebaut, haben auf ihren Boden eine
Wassereintrittsklappe, durch die das Wasser in den Balg hineinströmt. An einem der
Anschlüsse wird eine Gummidruckluftleitung angeschlossen am anderen ein flexibles
Rohr, das für die Wasserförderung benutzt wird und bis zum Boden des Balges eingeführt
wird.
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Als Druckluftquelle kann man eine Fußdruckluftpumpe, ähnlich wie
sie für Pkw, Lkw oder Gummischlauchboote verwendet werden, oder einen Kompressor
für Bremsluft von Lkw benutzen.
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Diese Bälge können einen Inhalt von ca. 20 bis 50 1 haben.
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Man kann Wasser aus Wasserquellen unter hygienischen Bedingungen
damit gewinnen.
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Erzielbare Vorteile, Wirtschaftlichkeit Diese einfachen Aggregate,
von ca. 50 bis 1000 1 Inhalt, werden am Brunnenmund an Kabeln oder direkt an Metall-Leitungen
angehängt, falls mann für die Wasserförderung keine flexiblen Leitungen verwendet
werden können.
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Durch ihre Anwendung können sie die Pumpen ersetzen, die eine große
Anzahl von Laufrädern brauchen und einen hohen Verschleiß, in Verbindung mit der
Umdrehungzahl, haben.
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Sie brauchen kleinere Motorleistungen als die andere bis jetzt verwendeten
Pumpenarten.
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Ihre Anwendung schließt aus: Abdichtung von Wellen mit ihren Verluste,
Schwingungen von Motoren, unerwünschte und schädliche Geräusche (z.B. in den Wohnblocks
mit vielen Stockwerken) die durch Metall-Leitungen übertragen werden, große Instandhaltungen.
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Das neue Wasserförderungssystem bietet eine breitere Palette von Wasserversorgungsmöglichkeiten
unter höchste hygienischen Bedingungen und mit äußerst kleinem Energieverbrauch.
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Mit dem neue System kann man Warmwasserquellen, auch aus größeren
Tiefen, (die durch Heizungszwecke der Wohnhäuser verwendet werden können erschließen).
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Ebenso kann man Wasser aus tieferen Brunnenbohrungen in den
Wüsten
fördern.
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Sehr viel Energie wird bei der Wasserversorgung von Wohnhäusern,
Industrien, Landwirtschaft u.ä. gespart.
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Diese Ersparnis wird auf ca. 50% bis 75% von dem jetzigen Energieverbrauch
geschätzt.
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Neue Arbeitsplätze bzw. Berufe werden entstehen.
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Die Anwendung des neuen Systems an den vorhanden Anlagen erfolgt
mit schneller Amortisation der Unkosten durch die grössere Energie - Ersparnis,
Unterhaltungskosten und Bauräume.
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