DE3424153A1 - Apparatus for blowing in air into contaminated waters - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einblasung The invention relates to an injection device
von Luft in verunreinigte Gewässer.from air to polluted water.
Es ist bekannt, daß eine Reinigung verschmutzter Gewässer durch Sauerstoffzufuhr möglich ist. Dies erfolgt jedoch unter erheblichem Energieeinsatz. So ist es u.a. auch bekannt, auf dem Grund eines Gewässers ausgelegte perforierte Schläuche zu verwenden, denen Preßluft zugeführt wird, doch auch hierbei ist ein erheblicher Energieeinsatz erforderlich. It is known that the cleaning of polluted waters by supplying oxygen is possible. However, this takes place with considerable use of energy. So it is i.a. also known, perforated hoses laid out at the bottom of a body of water use, which compressed air is supplied, but here too is a considerable one Use of energy required.
Aktive Maßnahmen, Luft und damit Sauerstoff in das Wasser einzublasen, erfordern zweierlei Energieaufwand, nämlich - Vortrieb des Schiffes - Betrieb der Kompressoren - den nautischen Aufwand, ein bemanntes Schiff die betreffenden Gewässer abfahren zu lassen, und dessen Betriebskosten. Active measures to blow air and thus oxygen into the water, require two types of energy expenditure, namely - propulsion of the ship - operation of the Compressors - the nautical effort, a manned ship the relevant waters to leave, and its operating costs.
Die Strömungsenergie des Wassers passiv zum Betrieb einer Lufterzeugungseinrichtung energiesparend zu nutzen, ist bisher nicht angewandt worden. The flow energy of the water passively for the operation of an air generation device Energy-saving use has not yet been used.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Sauerstoff energiesparend und selbsttätig geregelt in verschmutzte, strömende Gewässer einzubringen, und zwar ohne Energieeinsatz bzw. zumindest unter einem geringsten Energieeinsatz. The invention is based on the object of saving oxygen in an energy-saving manner and automatically regulated in polluted, flowing waters, namely without using energy or at least using the least amount of energy.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Einblasung von Luft in verunreinigte strömende Gewässer in der Weise gelöst, daß ein an einem verankerten Schwimmkörper angehängter, von der Strömung des Gewässers angetriebener Propeller oder Turbine eine Luftpumpe antreibt, die die angesaugte Luft über einen hohlen Verbindungsschaft zwischen dem Schwimmkörper und dem Propeller bzw. Turbine und/oder über ein an dem Merbins dungsschaft vorgesehenes, den Propeller bzw. die Turbine tragendes gondelartiges Getriebegehäuse in das Wasser ausstößt und das Wasser gleichzeitig verwirbelt. This task is performed with a device for the injection of air dissolved in polluted flowing waters in such a way that one is anchored to one Float attached propeller driven by the current of the water or the turbine drives an air pump that drives the sucked in air above a hollow connecting shaft between the float and the propeller or Turbine and / or via a provided on the Merbins training shaft, the propeller or the turbine-bearing nacelle-like gear housing ejects into the water and the water swirls at the same time.
Mit einer derart ausgebildeten Vorrichtung ist eine schwimmende, verankerte Strömungsmaschine zur selbsttätigen Einblasung von Luft in strömende Gewässer geschaffen. Auf diese Weise ist eine Reinigung verschmutzter Gewässer durch Sauerstoffzufuhr möglich, und zwar selbsttätig regelnd,passiv und ohne Energieeinsatz, da der strömungsbeaufschlagte Propeller bzw. die Turbine des Schwimmkörpers für den Antrieb einer Luftpumpe verwendet wird, die Luft ansaugt und die angesogene Luft an das zu reinigende Wasser abgibt. Es ist somit möglich, große Luft- und damit Sauerstoffmengen in verschmutzte, jedoch strömende, Gewässer einzubringen. Die Sauerstoffzufuhr in strömende Gewässer hat einen positiven Einfluß auf die Ökologie des Gewässers und trägt somit wesentlich zu einer Umweltverbesserung bei. With a device designed in this way, a floating, anchored turbomachine for the automatic injection of air into flowing air Waters created. In this way, polluted water is cleaned up Oxygen supply possible, self-regulating, passively and without the use of energy, because the propeller or the turbine of the float for the drive of an air pump is used, which sucks in air and the sucked in Releases air to the water to be cleaned. It is thus possible to have large air and thus Bringing amounts of oxygen into polluted but flowing waters. The oxygen supply in flowing water has a positive influence on the ecology of the water and thus contributes significantly to an environmental improvement.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Further advantageous refinements of the invention can be found in FIGS Subclaims.
Des weiteren wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Einsatz in ruhenden Gewässern, bestehend aus einem verankert ten Ausleger mit einer Anzahl von an diesem befestigten, ejektorartig ausgebildeten Mischdüsen zur Erzeugung von Luft-/Wasserstrahlen, die mit einer Luftzuführungseinrichtung verbur#den sind, gelöst. Mit einer derart ausgebildeten Vorrichtung ist eine aktive Einblasung von Luft in ruhende Gewässer möglich. Die hierfür aufgewandte Energie für die Erzeugung der Wasserstrahlen und der Druckluft ist relativ gering, wenn Luftejektoren eingesetzt werden, um die Mischstrahlen zu erzeugen. Mit dieser Vorrichtung ist die Sauerstoffzufuhr zu ruhenden Gewässern aktiv durch Pumpen- und Kompressoreneinsatz möglich. Furthermore, the task is implemented through a device in calm waters, consisting of an anchored boom with a number of ejector-like mixing nozzles attached to this for generating Air / water jets, which are verbur # the with an air supply device, solved. With a device designed in this way, an active injection of air into still waters possible. The for this expended energy for the Generation of the water jets and the compressed air is relatively low when using air ejectors can be used to generate the mixed jets. With this device is active oxygen supply to still waters through the use of pumps and compressors possible.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 eine Vorrichtung zur selbsttätigen Einblasung von Luft in strömende, verunreinigte Gewässer, teils in Ansicht, teils in einem senkrechten Schnitt, F i g. 2 eine weitere Ausführungsform des Schwimmkörpers mit einer richtungsstabilisierenden Flosse, F i g. 3 eine aus einem Ausleger mit Mischdüsen bestehende Vorrichtung zur Einblasung von Luft in ruhende Gewässer in einer Ansicht von oben und F i g. 4 eine Mischdüse zur Erzeugung eines Luft-/ Wasserstrahles. Embodiments of the invention are described below with reference to Drawing explained in more detail. It shows F i g. 1 a device for automatic Injection of air into flowing, polluted waters, partly in view, partly in a vertical section, F i g. 2 a further embodiment of the float with a direction-stabilizing fin, FIG. 3 one from a boom with Mixing nozzles existing device for blowing air into still waters in a view from above and FIG. 4 a mixing nozzle for generating an air / water jet.
Die mit 100 in Fig. 1 bezeichnete Vorrichtung zur selbsttätigen Einblasung von Luft in strömende, verunreinigte Gewässer besteht aus einem Schwimmkörper 10, der als Ponton, Boje, Wasserfahrzeug oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet ist. Dieser Schwimmkörper 10 trägt bodenseitig einen bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel senkrecht stehenden hohlen Verbindungsschaft 12, der an seinem freien Ende 12a ein gondelartiges Getriebegehäuse 13 trägt, das zur Aufnahme eines Propellers 14 dient. Anstelle eines Propellers 14 kann auch eine andersartig ausgebildete Axialturbine oder auch eine Radialturbine eingesetzt werden. Die Anordnung des Propellers 14 ist derart, daß die Propellerwelle 16 senkrecht zum Verbindungsschaft 12 steht, so wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Anströmung erfolgt in Pfeilrichtung X. Der Abstrom ist bei Xl angedeutet. Die Umlaufrichtung des Propellers erfolgt in Pfeilrichtung Y, Der Schwimmkörper 10 ist am Grund eines Gewässers mittels eines Ankersteins 11 verankert, der z.B. über ein Seil, Kette od.dgl. lla mit dem Verbindungsschaft 12 bzw. The device designated 100 in FIG. 1 for automatic injection of air in flowing, polluted water consists of a floating body 10, designed as a pontoon, buoy, watercraft or in any other suitable manner is. This floating body 10 has a bottom side of the one shown in FIG. 1 Embodiment vertical hollow connecting shaft 12, which at his free end 12a carries a gondola-like gear housing 13, which is for receiving a Propeller 14 is used. Instead of a propeller 14, a differently designed propeller can also be used Axial turbine or a radial turbine can be used. The order of Propeller 14 is such that the propeller shaft 16 is perpendicular to the connecting shaft 12 is as shown in FIG. The flow is in the direction of the arrow X. The outflow is indicated at Xl. The direction of rotation of the propeller takes place in the direction of arrow Y, the float 10 is at the bottom of a body of water by means of a Anchor stone 11 anchored, for example via a rope, chain or the like. lla with the connecting shaft 12 or
dessen Getriebehäuse verbunden ist. Der Schwimmkörper 10 kann jedoch auch in anderer Weise verankert werden.whose gear housing is connected. The float 10 can, however also be anchored in other ways.
Zur Positionsanzeige des in einem Gewässer verankerten Schwimmkörpers 10 ist der Schwimmkörper mit einem Leuchtfeuer od.dgl. 25 versehen. Außerdem ist der Schwimmkörper 10 mit einer richtungsstabilisierenden Flosse 30 ausgerüstet (Fig. 2). For displaying the position of the floating body anchored in a body of water 10 is the float with a beacon or the like. 25 provided. Also is the float 10 is equipped with a direction-stabilizing fin 30 (Fig. 2).
Die Propellerwelle 16 steht mit einer in dem Getriebegehäuse 13 angeordneten, in an sich bekannter Weise ausgebildeten Luftpumpe in Verbindung, die über den Schwimmkörper 10 und den Verbindungsschaft 12 Luft ansaugt, wobei auch über eine weitere Getriebewelle 116 von dem Propeller 14 eine in dem Schwimmkörper 10 angeordnete Luftpumpe 115 antreibbar sein kann. The propeller shaft 16 is arranged in the gear housing 13 with a, in a manner known per se trained air pump in connection, which over the float 10 and the connecting shaft 12 sucks in air, also via a further gear shaft 116 from the propeller 14 an air pump 115 arranged in the floating body 10 can be drivable.
Die Luftpumpe 15 bzw. 115 saugt oberhalb des Wasserstandes des Gewässers Luft an. Hierfür sind in dem Schwimmkörper 10 in der Zeichnung nicht dargestellte Lufteintrittsöffnungen vorgesehen. Die von der Luftpumpe 15 bzw. 115 über den Schwimmkörper 10 und durch den Verbindungsschaft 12 angesaugte Luft wird über Luftaustrittsöffnungen 18 im Gehäuse des Verbindungsschaftes 12 dem den Schwimmkörper mit seiner Antriebseinrichtung umgebenden Wasser zugeführt. Des weiteren können auch Luftaustrittsöffnungen 18 in dem Getriebegehäuse 13 vorgesehen sein. Außerdem kann der Verbindungsschaft 12 über das Getriebegehäuse 13 bodenseitig verlängert ausgebildet sein. Auch in diesem verlängerten Verbindungsschaftabschnitt 12b können Luftaustrittsöffnungen 18 vorgesehen sein. The air pump 15 or 115 sucks above the water level of the body of water Air. For this purpose, the floating body 10 is not shown in the drawing Air inlets provided. The from the air pump 15 or 115 via the float 10 and air sucked in through the connecting shaft 12 is via air outlet openings 18 in the housing of the Connection shaft 12 with the floating body supplied to its drive device surrounding water. You can also Air outlet openings 18 can be provided in the gear housing 13. Also can the connecting shaft 12 is designed to be extended at the bottom over the gear housing 13 be. Air outlet openings can also be provided in this extended connecting shaft section 12b 18 may be provided.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung 100 ist wie folgt: Durch die Strömung des Gewässers, dem Luft zugeführt werden soll, wird der Propeller 14 in Umdrehung versetzt. Der Propeller betreibt die Luftpumpe 15 bzw. 115, von der Luft angesaugt und durch die Luftaustrittsöffnungen 18 an das zu reinigende Wasser abgegeben wird. Der umlaufende Propeller 14 verwirbelt die in das Wasser eingeblasene Luft mit dem Wasser, so daß dem zu reinigenden Wasser große Sauerstoffmengen zuführbar sind. Die Vorrichtung arbeitet somit selbsttätig und ohne Energieeinsatz von außen. The operation of the device 100 is as follows: Through the flow of the body of water to which air is to be supplied, the propeller 14 rotates offset. The propeller operates the air pump 15 or 115, from which air is drawn in and is released through the air outlet openings 18 to the water to be purified. The rotating propeller 14 swirls the air blown into the water with the Water, so that large amounts of oxygen can be supplied to the water to be purified. The device thus works automatically and without the use of external energy.
Der Antrieb des gesamten Systems wird selbsttätig durch die Gezeitenströmung geregelt. Hierdurch ist gewährleistet, daß die gewünschte Lufteinführung immer dann stattfindet, wenn die Gesamtvorrichtung selbsttätig arbeitet und der Lufttransport infolge der Strömung sichergestellt ist. The entire system is driven automatically by the tidal currents regulated. This ensures that the desired air intake is always achieved takes place when the entire device works automatically and the air transport is ensured due to the flow.
Bei größeren Wassertiefen ist es vorteilhaft, wenn der Verbindungsschaft 12 unterhalb des Antriebssystems, d.h.In the case of greater water depths, it is advantageous if the connecting shaft 12 below the drive system, i.e.
unterhalb des Getriebegehäuses 13, verlängert ist, um durch diese konstruktive Ausgestaltung eine Luftzufuhr auch in größeren Wassertiefen zu ermöglichen.below the gear housing 13, is extended to by this structural design to enable air supply even in greater water depths.
Die in dem Gehäuse des Verbindungsschaftes 12 und/oder in dem Getriebegehäuse 13 und/oder in dem verlängerten Abschnitt 12a des Verbindungsschaftes 12 vorgesehenen Luftaustrittsöffnungen sind dem hydrostatischen Druck angepaßt bemessen. Those in the housing of the connecting shaft 12 and / or in the gear housing 13 and / or provided in the extended section 12a of the connecting shaft 12 Air outlet openings are sized to match the hydrostatic pressure.
Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Vorrichtung zur Einblasung von Luft in verunreinigte Gewässer ist überall dort einsetzbar, wo es sich um ruhende Gewässer handelt, da hier ein Pumpen- und Kompressoreneinsatz erforderlich ist. The device shown in Fig. 3 and 4 for blowing air in polluted waters can be used wherever there are still waters because pumps and compressors are required here.
Diese mit 200 bezeichnete Vorrichtung besteht aus einem am Boden eines Gewässers verankerten Ausleger 50 mit einer Anzahl von an diesem befestigten Mischdüsen 51, die ejektor~ artig ausgebildet sind (Fig. 4), um Luft-/Wasserstrahlen erzeugen zu können. Der Wassereintritt in die Mischdüsen 51 erfolgt in Pfeilrichtung Z, der Lufteintritt in Pfeilrichtung Z1. Das Luft-/Wasser-Gemisch verläßt die Mischdüsen in Pfeilrichtung Z2. Die Luftzuführung zu den Mischdüsen 51 kann über eine im Ausleger 50 untergebrachte Sammelleitung erfolgen, von der dann entsprechende Leitungen zu den einzelnen Mischdüsen abgezweigt sind. Vorteilhafterweise sind die Mischdüsen an dem Ausleger 50 wechselseitig, wie in Fig.This device, designated 200, consists of a one at the bottom Water anchored boom 50 with a number of mixing nozzles attached to this 51, which are designed like ejectors (Fig. 4) to generate air / water jets to be able to. The entry of water into the mixing nozzles 51 takes place in the direction of arrow Z, the Air inlet in the direction of the arrow Z1. The air / water mixture leaves the mixing nozzles in the direction of the arrow Z2. The air supply to the mixing nozzles 51 can be via one in the boom 50 housed collecting line take place, from which the corresponding lines to are branched off from the individual mixing nozzles. The mixing nozzles are advantageous on the boom 50 alternately, as in Fig.
3 dargestellt, angeordnet. Außerdem besteht die Möglichkeit, den Ausleger 50 auf einem im Boden des Gewässers verankerten Sockel um eine senkrechte Achse verschwenkbar auszubilden, wobei die Umlaufbewegung des Auslegers durch den Ausstoß des Luft-/Wasser-Gemisches erreicht wird; jedoch auch gesonderte Antriebseinrichtungen können vorgesehen sein.3 shown, arranged. There is also the option of using the boom 50 on a base anchored in the bottom of the body of water around a vertical axis to be designed pivotable, the revolving movement of the boom by the ejector the air / water mixture is achieved; however, also separate drive devices can be provided.
Claims (7)
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