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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserskimmer, der zur Entfernung
von schwimmenden Verschmutzungen von der Oberfläche eines Wasserkörpers verwendet
wird. Die vorliegende Erfindung wird im Zusammenhang mit einem Skimmer
für einen Swimmingpool
beschrieben, ist allerdings gleichfalls für eine Reinigung großer Bereiche
wie Seen und Häfen
geeignet.
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STAND DER
TECHNIK
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Es
gibt oftmals Gelegenheiten, in denen ein Wasserkörper durch das Vorliegen von
schwimmenden Verschmutzungen verschmutzt wird, gleich ob es ein Öl- oder
Giftmüllteppich
in der offenen See oder Blätter
in einem Swimmingpool sind.
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Der
Besitz eines Pools führt
einen großen
Erhaltungsaufwand mit sich, der vom Bewahren der Wasserqualität bis zur
regelmäßigen Entfernung
von Verschmutzungen wie Blättern,
toten Insekten und anderen Verschmutzungen reicht. Derartige schwimmende
Verschmutzungen werden, falls sie nicht beachtet werden, auf den
Boden des Pools absinken und die Reinigungstätigkeit erschweren.
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Es
existieren Vorrichtungen, um den Poolbesitzer von der Last einiger
dieser irdischen Aufgaben zu befreien. Einige Vorrichtungen bewegen
sich unter Wasser über
die Wände
und den Boden des Pools und entfernen Ausblühungen von der Oberfläche der Wände und
des Bodens, während
andere Vorrichtungen auf dem Wasser schwimmen und die Oberfläche abschöpfen, um
schwimmende Verschmutzungen zu entfernen.
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Einige
dieser Vorrichtungen müssen,
obwohl sie die Arbeitslast des Poolbesitzers vermindern, dennoch überwacht
werden, da ihre Bewegungsbahn einfach durch Hindernisse wie andere
Reinigungsvorrichtungen, schwimmende Poolausrüstungen und die Poolwandungen
blockiert werden. Es wurde eine Anzahl von Lösungen vorgeschlagen, um Skimmern
zu ermöglichen
Hindernisse zu vermeiden, ohne eine konstante Überwachung zu erfordern.
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Das
US-Patent 5,106,492 (Distinti et al.) offenbart einen Skimmer für einen
Swimmingpool, der eine ablenkende Einheit besitzt, die einen sich
von der Vorderseite des Skimmers aus erstreckenden Arm umfaßt. Der
Arm ist aus einem federnden flexiblen Material hergestellt, das
den Skimmer von einem beliebigen Hindernis nach einem verstärkten Kontakt fort
drückt.
Es hat sich allerdings nach einem fortwährenden Gebrauch herausgestellt,
daß die
Effektivität der
Ablenkungseinheit beim reagierenden Schieben und Führen des
gesamten Skimmers in die richtige Richtung sich signifikant verschlechtert,
was dazu führt,
daß der
Arm und ein verbundenes Pufferrad häufig ersetzt werden muß.
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Das
US-Patent 4,900,432 (Arnold et al.) offenbart einen Skimmer für einen
Swimmingpool, der einen elektrischen Sensor besitzt, der einen zweiten Motor
betätigt,
falls er ein Hindernis erfaßt.
Die Schubrichtung des zweiten Motors ist zu der der Hauptantriebseinheit
in einem Winkel angeordnet, um die Hauptbewegungsrichtung des Skimmers
zu ändern
und diesen von dem Hindernis weg zu leiten. Dieses erfordert offensichtlich
zusätzliche
Steuerungsschaltungen und eine zusätzliche Energie für den zweiten
Motor, was die Vorrichtung komplex und teuer macht.
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In
beiden dieser Vorrichtung nach dem Stand der Technik ist innerhalb
des Schwimmkörpers
des Skimmers ein Hohlraum zum Sammeln von Verschmutzungen ausgebildet.
Die Verschmutzung wird eingesammelt, wenn sich der Skimmer über die Oberfläche des
Wassers mittels eines Impellers bewegt, was ebenfalls hilft, die
Verschmutzung in den Sanmelhohlraum zu schieben. Diese Anordnung
besitzt eine Anzahl von Nachteilen.
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Zunächst ist
die Menge der Verschmutzungen, die eingesammelt werden können, bei
einem innerhalb des Körpers
des Skimmers angeordneten Sammelhohlraum durch die Größe des Körpers des Skimmers
begrenzt. Ein weiterer Nachteil ist, daß der Impeller dazu vorgesehen
ist, in direkten Kontakt mit den Verschmutzungen zu treten. Das
bedeutet, daß der
Impeller am Eingang des Sammelhohlraums angeordnet ist und daher
leicht durch die Verschmutzungen verklemmt werden kann.
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Das
US-Patent 4,305,830 (Shimura et al.) offenbart einen Reiniger für eine Wasseroberfläche, in dem
eine befestigte Pumpe und Auslaßvorrichtung verwendet
wird, um bei der Führung
und Ausrichtung der Oberflächenwassers
und der damit verbundenen Verschmutzungen durch den Körper des
Reinigungsmittels in den Sammelabschnitt zu helfen. Das Reinigungsmittel
kann nicht automatisch betrieben werden und benötigt die Anwesenheit einer
Person, um eine Fernbedienung zu betätigen, die wiederum das Propellersystem
steuert. Diese Anordnung ist für
einen Poolbesitzer hochgradig unerwünscht.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
wäre vorteilhaft,
falls die vorliegende Erfindung eine nutzbare Alternative für bestehende Vorrichtungen
ermöglichen
kann, wobei die bei den zuvor erwähnten Vorrichtungen gemäß dem Stand der
Technik erwähnten
Nachteile beachtet werden.
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Die
Erfindung ermöglicht
folglich einen Wasserskimmer, der einen hohlen Schwimmkörper mit
einem sich durch diesen Körper
von einer Sammelöffnung
an einem vorderen Ende zu einer Auslaßöffnung an einem rückwärtigen Ende
des Körpers
erstreckenden Leitung besitzt. Der Skimmer wird mittels einer Vortriebseinheit
angetrieben, die in einem unteren Bereich des Körpers getragen ist. Außerhalb des
rückwärtigen Ende
des Körpers
ist in Verlängerung
der Auslaßöffnung ein
Schmutzsammelelement befestigt, um Verschmutzungen, die auf der
Oberfläche
des durch die Leitung strrömenden
Wassers schwimmen, einzufangen. Es ist ebenfalls ein Führungsmechanismus
vorgesehen, der dazu geeignet ist, das Vorliegen von Objekten in
der Bewegungsbahn des Skimmers zu erfassen und auf einen Schubrichtungsmechanismus
der Vortriebseinheit zu wirken, um die Richtung des Schubs und damit
die Bewegungsbahn des Skimmers zu ändern.
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Gemäß der Erfindung
beinhaltet das Schubrichtungsmittel wenigstens ein Ruderelement,
das dazu vorgesehen ist, durch den Führungsmechanismus betätigt zu
werden. Alternativ ist das Schubrichtungsmittel eine Anordnung,
in der die Vortriebseinheit in einem Gehäuse getragen ist, das drehbar
um eine vertikale Achse am Körper
des Skimmers befestigt ist. Dabei ist der Führungsmechanismus dazu vorgesehen,
das Gehäuse
zum Wechseln der Richtung des Schubs der Antriebseinheit selektiv
zu drehen.
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Da
das Schmutzsammelelement außerhalb des
Körpers
des Skimmers angeordnet ist, kann der Körper selbst kleiner ausgeführt werden,
wodurch die Herstellungskosten verringert werden. Der Ort der Vortriebseinheit
unter der Wasserlinie des Körpers von
der Verschmutzungssammelzone fortgewandt stellt sicher, daß Verschmutzungen
während
des Sammelbetriebes die Vortriebseinheit nicht verklemmen.
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Es
hat sich des weiteren herausgestellt, daß der Wasserskimmer durch die
Anordnung, in der der Führungsmechanismus
als Reaktion auf ein Feststellen eines Hindernisses auf den Schubrichtungsmechanismus
zum Ändern
der Richtung des Schubes agiert, in der Lage ist, unbeaufsichtigt
zu arbeiten und des weiteren Bewegungen und Richtungswechsel schneller
ausführt,
wodurch in gewünschter
Weise der Energieverbrauch verringert wird. Durch den Wechsel der
Richtung des Schubes zum Hervorrufen einer Änderung der Bewegungsbahn des
Skimmers und somit durch die Verwendung der Vortriebseinheit, um
aktiv die Bewegungsbahn des Skimmers zu ändern, entsteht zusätzlich ein
geringerer Verschleiß sowie
geringere Zerstörungen
an dem Skimmer an sich sowie an dessen Komponenten wie dem Führungsmechanismus.
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Der
Führungsmechanismus
beinhaltet vorzugsweise wenigstens einen Arm, der von dem Körper des
Skimmers getragen ist und von einem vorderen Ende in einer Vorwärtsrichtung
hervorsteht. Der wenigstens eine Arm ist operativ mit dem Schubrichtungsmechanismus
verbunden, so daß ein
beliebiger Versatz des Arms aufgrund eines Kontaktes mit einem Hindernis
in einen Versatz des Schubrichtungsmittels umgesetzt wird, was die
Richtung des Schubes ändert,
wodurch sich die Bewegungsbahn des Skimmers ändert. In einer bevorzugteren
Form wird der Führungsmechanismus
zwei Arme jeweils auf jeder Seite des Körpers beinhalten, wobei jeder
Arm mit dem Schubrichtungsmechanismus der Vortriebseinheit verbunden
ist.
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Die
Energiequelle kann optional eine Onboard-Batterie oder eine Reihe
von Solarzellen sein, die entweder direkt mit der Vortriebseinheit
oder über einen
zwischengeschaltete wiederaufladbare Batterie mit der Vortriebseinheit
verbunden sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Schmutzsammelelement ein Netz umfassen, welches hinter
dem Skimmer hergezogen wird und durch die Leitung geführte Verschmutzungen
einfängt.
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Der
Skimmer kann von beliebiger Größe sein,
wobei die Größe durch
seine besondere Anwendung bestimmt wird. Größere Skimmer gemäß der vorliegenden
Erfindung könnten
auf Seen oder anderen Wasserstraßen verwendet werden, um das Gebiet
von Verschmutzungen oder Ölteppichen
zu reinigen, in welchem Fall das Sammelelement ein musselinartiger
Stoff sein kann.
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Der
Führungsmechanismus
der vorliegenden Erfindung erfordert keine komplexe Schaltung oder
zusätzliche
Antriebseinheiten und ermöglicht daher,
daß der
Skimmer effektiv ohne Überwachung arbeitet.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
einen schematischen Längsschnitt
eines bevorzugten Skimmers gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 zeigt
eine Aufsicht auf den Skimmer der 1,
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3 zeigt
eine Bodenansicht des Skimmers der 1 und
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4 zeigt
schematisch den Führungsmechanismus
und das Schubrichtungsmittel des Skimmers, einschließlich Schubfühlern, Schubumlenkern und
der Vortriebseinheit.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1 ist
der Körper 2 eines
Skimmers 1 mit einer Leitung 4 und einem Schleppnetz 3 dargestellt.
Der Körper 2 kann
aus geeigneten Materialien wie geschichtetem Polystyren oder einem
Kunststoffmaterial bestehen, das einen starken aber schwimmfähigen Körper ermöglicht.
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Beim
Gebrauch wird sich die untere Kante der Leitung 4 unter
der Wasseroberfläche
befinden, während
sich die obere Kante der Leitung oberhalb der Wasseroberfläche befinden
wird. Wenn sich der Skimmer über
die Oberfläche
des Pools bewegt, dringt Wasser in die Öffnung 5 der Leitung 4 ein, strömt durch
die Leitung 4 und verläßt die Leitung durch
die Öffnung 6 an
dem rückwärtigen Ende
des Körpers.
Jede auf der Wasseroberfläche
schwimmende Verschmutzung, die durch die Leitung strömt, wird
in dem Netz 3 gefangen. Vorzugsweise gibt es einen Schwimmbaum
(nicht dargestellt) an der Öffnung 5,
um zu verhindern, daß eingesammelte
Verschmutzungen die Leitung 4 verlassen, wenn der Skimmer
anhält
oder zurückfährt.
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Das
Netz 3 ist außerhalb
des Körpers 2 des Skimmers
angeordnet, so daß die
Kapazität
des Sammelbereiches nicht durch die Größe des Körpers begrenzt ist. Das Netz 3 kann
Netze von variabler Maschengröße und Feinheit
umfassen, um eine bestimmte Anwendung zu erfüllen, sei es das Sammeln von
Holz, Flaschen, Blättern,
Insekten, Staub oder Öl.
Das Netz 3 kann gleichfalls durch einen festen Käfig ersetzt
werden. Ein weiterer Vorteil dieser besonderen Anordnung ist, daß die Reinigung
des Skimmers 1 von Verschmutzungen sehr einfach ist. Es
ist lediglich erforderlich, das Netz von dem Körper 2 zu entfernen
und auszuleeren. Optional können kleine
Styroporkörper 7 oder
dergleichen an dem Netz 3 befestigt sein, um dieses besser
schwimmfähig
zu machen. Diese Körper
sind in 2 dargestellt. Die Schwimmfähigkeit
des Netzes erleichtert die Überführung von
Verschmutzungen durch die Leitungen 4 in das Netz.
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In 2 ist
die bevorzugte Art der Energieversorgung des Skimmers 1 dargestellt.
Auf der oberen Oberfläche
des Körpers
ist eine Reihe von Solarzellen 9 angeordnet. Diese ermöglichen,
daß der Skimmer
kostengünstig
und in einer umweltfreundlichen Weise mit Energie versorgt wird
und kontinuierlich während
des Tages arbeiten kann. In einer bevorzugten Ausführungsform
besitzt der Skimmer ebenfalls eine wiederaufladbare Batterie 11 (3)
an Bord, die durch die Solarzellen geladen wird und eine konstante
Energie an die Vortriebseinheit liefert, die im Nachfolgenden beschrieben
wird. Dieses ermöglicht
ebenfalls, daß der
Skimmer betrieben wird, wenn kein Sonnenlicht erhältlich ist,
bis die Batterie selbst entladen ist. Die Positionierung der Batterien
in einem niedrigeren, eingetauchten Teil des Körpers 2 ermöglicht einen
stabilisierenden Ballast. Der Skimmer 1 kann alternativ
lediglich durch eine wiederaufladbare oder nicht wiederaufladbare
Onboard-Batterie angetrieben werden.
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Optional
gibt es ebenfalls eine Schnur oder Leine 8, die an einem
Ende des Körpers 2 und
am anderen Ende an einem Schwimmkörper 18 befestigt ist,
um ein Einsammeln des Skimmers zu erleichtern.
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Die
Antriebseinheit 15 ist in 3 und 4 dargestellt.
Sie besteht aus einem elektrischen Motor, der einen Propeller 16 antreibt.
Der elektrische Motor ist in einem wasserdichten Gehäuse an der Unterseite
des Skimmers befestigt, wodurch dem Fahrzeug ein zusätzlicher
stabilisierender Ballast gegeben wird. Der Propeller 16 ist
ummantelt, um mögliche
Verletzungen oder Schäden
von Personen oder Objekten zu verhindern, die sich im Pool befinden, während der
Skimmer aktiv ist.
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In 3 ist
ebenfalls ein optionales Gehäuse 10 für Chlortabletten
oder andere Substanzen dargestellt, die gewöhnlich für die Wartung von Pools verwendet
werden.
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Fühler 12, 12' bilden einen
Teil des Führungsmechanismusses
aus, der genauer in 4 dargestellt ist. In dieser
besonderen Ausführungsform
sind die Fühler 12, 12` jeweils zwischen zwei Führungsschienen 19, 19' angeordnet,
die an der Unterseite des Körpers 2 in
der Nähe
der Vorderseite integriert befestigt oder angeformt sind. Diese
Fühler sind
in der Lage, zwischen den Führungen
rückwärts und
vorwärts
zu gleiten. Ein Ende jedes Fühlers
ist mit einem Stab 13, 13' verbunden, der in dem Gehäuse der
Vortriebseinheit 15 gleitbar befestigt ist. Das andere
Ende des Stabes 13, 13' ist mit einem Ruderelement 14, 14' verbunden.
Die gleitbare Anordnung des Stabes 13, 13' wird in einen
Drehversatz des Ruderelementes 14, 14' umgewandelt.
Dieser Positionswechsel des Ruderelementes 14, 14' wird die Richtung
des durch die Vortriebseinheit 15 erzeugten Schubes ändern, was
wiederum die Bewegungsrichtung des Skimmers ändert.
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Falls
beispielsweise ein Hindernis gegen den Fühler 12' stößt, wird der Fühler dazu
gebracht, zwischen den Führungsschienen 19' nach hinten
zu gleiten. Dieser Versatz wird auf den Stab 13' übertragen und
verursacht am anderen Ende des Stabes 13', der zwischen ähnlichen Führungsschienen 17' an dem Gehäuse der
Vortriebseinheit 15 befestigt ist, einen ähnlichen
Versatz in rückwärtiger Richtung.
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Dieses
Ende des Stabes 13' ist
mit dem Ruderelement 14' derart
verbunden, daß der
lineare Versatz des Stabes 13' in einen Drehversatz des Ruderelementes 14' umgewandelt
wird. In diesem Fall wird das Ruderelement nach Innen in Richtung
der Vortriebseinheit 15 gedreht, wodurch die Richtung des
Schubes in der Ansicht der 4 betrachtet nach
links abgelenkt wird. Dieses wiederum führt dazu, daß der Skimmer
nach links und von dem Hindernis am Fühler 12' weg auslenkt. Der Stab 13' oder das Ruderelement 14' sind derart
angelenkt (nicht dargestellt), daß sie in eine neutrale Position
zurückkehren,
wenn das Hindernis nicht länger
gegen den Fühler 12' drängt. Dieses
ermöglicht,
daß das
Ruderelement 14' in
eine neutrale Position zurückkehrt, und
der Skimmer in seinem normalen Betriebsmodus auf einer gradlinigen
Bahn fortfährt.
Die Ruderelemente 14 und 14' können alternativ durch ein einzelnes
Ruderelement ersetzt werden, das direkt in der Schubbahn angeordnet
ist.
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Eine
weitere Möglichkeit
ist, daß die
Vortriebseinheit 15 drehbar befestigt und derart angeordnet
ist, daß eine
Auslenkung des Stabes 13' verursacht
und die Antriebseinheit 15 gedreht wird, wodurch ein Richtungswechsel
des Schubes und somit eine Änderung
der Bewegungsrichtung des Skimmers ermöglicht wird.
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Innerhalb
des Bereiches der Erfindung sind weitere Variationen des zuvor beschriebenen
Skimmers möglich.
Es kann beispielsweise eine elektronische Steuerungslogik in den
Skimmer eingebracht sein, wodurch der Skimmer programmiert sein
kann, einem vorbestimmten Kurs oder einer Bahn zu folgen. Zudem
können
Betätigungsmittel,
die operativ mit der Steuerungslogik verbunden sind, verwendet werden,
um auf das Ruder/die Ruder des Führungsmechanismusses
als Reaktion auf durch die Steuerungslogik vorgesehene Richtungsanweisungen
zu agieren.
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Wo
in einem beliebigen Anspruch technische Merkmale mit Bezugszeichen
versehen sind, sind derartige Bezugszeichen nur zum einzigen Zweck
einer Steigerung der Verständigkeit
der Ansprüche
vorgesehen und besitzen somit keinerlei beschränkenden Effekt auf den Bereich
jedes Elementes, das beispielhaft durch derartige Bezugszeichen
identifiziert wird.