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Dokumentenidentifikation DE69900511T2 04.07.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 1094701
Titel VORRICHTUNG ZUR SAUERSTOFFANREICHERUNG VON WASSER
Anmelder Becchi, Silvano, Cadelbosco Di Sopra, Reggio Emilia, IT
Erfinder Becchi, Silvano, 42023 Cadelbosco Di Sopra (Reggio Emilia), IT
Vertreter Witte, Weller & Partner, 70178 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 69900511
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.07.1999
EP-Aktenzeichen 999297021
WO-Anmeldetag 01.07.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/IT99/00197
WO-Veröffentlichungsnummer 0000002443
WO-Veröffentlichungsdatum 20.01.2000
EP-Offenlegungsdatum 02.05.2001
EP date of grant 28.11.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.07.2002
IPC-Hauptklasse A01K 63/04
IPC-Nebenklasse B01F 3/04   C02F 3/24   C02F 7/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schwimmapparat, der dazu bestimmt ist, die Sauerstoffanreicherung von Wasser in einem Becken zu verbessern, und zwar als eine zusätzliche Hilfe bei der Verwendung von bekannten Agitations- und Belüftungsvorrichtungen, %insbesondere anzuwenden auf dem Gebiet der Wasserversorgung und der Aufbereitung von Schmutzwasser und Industrieabwasser. Es sind Vorrichtungen bekannt, ob von einem fest installierten Typ oder von einem schwimmenden Typ, welche das Wasser eines Beckens mit Sauerstoff anreichern, indem sie eine starke Agitations- und Mischwirkung zwischen dem Wasser und der darüber liegenden Atmosphäre bewirken.

Das Aufwirbeln von Wasser kann durch Propeller mit niedriger oder hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden, oder mit rotierenden Schaufeln, Rollen oder rotierenden Scheiben, woraus sich im Grunde eine Vergrösserung des Austauschbereiches zwischen Wasser und der darüber liegenden Atmosphäre ergibt und somit einer Erhöhung der Sauerstoffmenge, die in das Wasser übergeht.

Um den teilweisen Sauerstoffdruck zu erhöhen und somit das Wasser mit Sauerstoff anzureichern, sind Vorrichtungen mit einem Gehäuse vorgesehen, welches die über dem Wasser liegende Atmosphäre einschliesst, um so ein geschlossenes Volumen zu beschreiben, in welches, wie bekannt, reiner Sauerstoff eingeführt wird.

Zum Beispiel beschreibt EP 0,477,462 die Montage einer Kuppel, die über einen Rahmen an einen Schwimmapparat angeschlossen ist, letzterer in der Lage, eine nach oben gerichtete Wasserströmung zu erzeugen, wobei das Innere der Kuppel über eine Leitung mit reinem Sauerstoff gespeist wird.

Die bekannten Schwimmapparate zur Sauerstoffanreicherung von Wasser haben jedoch den erheblichen Nachteil, dass sie nicht in der Lage sind, den Fluss des Sauerstoffs im · Verhältnis zu der Abgabe desselben an das Wasser des Beckens zu kontrollieren.

Tatsächlich kann sich die Aufnahme des Sauerstoffs durch das Wasser während des Betriebes der Vorrichtung im Laufe der Zeit verändern, was von vielen Faktoren abhängig ist, einschliesslich - um nur die wichtigsten zu nennen - dem der Wassertemperatur, des Grades der Zerstäubung des Wassers durch die unter der Kuppel angeordnete Agitationsvorrichtung, des anfänglichen Sauerstoffgehaltes des anzureichernden Wassers usw.

Die bekannten Vorrichtungen zur Sauerstoffanreicherung von Wasser sehen kein System zur Kontrolle oder zur Veränderung der Durchflussmenge von Sauerstoff in die Vorrichtung vor.

Das Ergebnis ist, dass, sollte die Durchflussmenge von Sauerstoff in die Vorrichtung zu gross sein, der nicht dem Wasser zugeführte Teil in die Atmosphäre abgeleitet wird. Zum Beispiel in EP 0,477,462 erfolgt dies durch Abdecken von einer oder mehreren Öffnungen, da vorgesehen ist, dass die Kuppel mit Hilfe eines Rahmens fest an die Schwimmvorrichtung angeschlossen ist und daher ein allgemeines Anheben der gesamten Vorrichtung erfolgt, und zwar aufgrund des Anhebens der Kuppel im Verhältnis zu dem hohen Druck, der sich in dieser gebildet hat, was sich in einem erheblichen Verlust von Sauerstoff auswirkt, welcher bekanntlich sehr teuer ist. Auch GB-A-1290308 hat die allgemeine Idee der Regulierung des internen Druckes in der Kuppel, aber keine erwähnte bekannte Technik zeigt die Mittel zum Regulieren des Druckes.

Sollte man jedoch wünschen, das Ausströmen des Sauerstoffs, der nicht in das Wasser abgegeben wurde, in die Atmosphäre zu vermeiden, ist es somit erforderlich, die Durchflussmenge desselben an die Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung zu begrenzen, weshalb praktisch die Vorrichtung unterhalb ihrer reellen Leistungsfähigkeit der Sauerstoffanreicherung arbeiten muss, um zu vermeiden, dass die Grenze überschritten wird, an welcher die Öffnungen zum Ablassen in die Atmosphäre abgedeckt werden.

Es kann daher davon ausgegangen werden, dass die bekannten Vorrichtungen zur Sauerstoffanreicherung von Wasser in Wirklichkeit sehr niedrige Übertragungsleistungen haben und im Betrieb nicht flexibel sind, da es praktisch unmöglich ist, die Durchflussmenge des Sauerstoffs so zu regulieren, dass diese die gleiche ist wie die Abgabemenge in das Wasser.

Ausserdem bestehen die bekannten Vorrichtungen zur Sauerstoffanreicherung von Wasser aus schweren und umfangreichen Maschinen, da die Kuppel und die Agitationsvorrichtung so miteinander verbunden sind, dass sie eine einzige Maschine bilden und es nicht möglich ist, den Betrieb der bereits vorhandenen Agitations- und Belüftungsvorrichtung zu steigern, um sie dem Betrieb mit Sauerstoff anzupassen und somit deren Leistungen zu erhöhen.

Die genannten bekannten Vorrichtungen müssen daher aus Maschinen bestehen, die voll und ganz zu diesem Zweck ausgelegt und hergestellt sind und nicht erhalten werden können, indem Agitationsvorrichtungen verwendet werden, die bereits im Handel erhältlich und schon installiert und im Betrieb sind.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, eine Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung von Wasser in Becken vorzusehen, welche jeder vorhandenen schwimmenden Belüftungs- oder Agitationsvorrichtung angepasst werden kann.

Ein weiterer Zweck ist die Kontrolle des Verbrauchs von Sauerstoff, wobei ein Ablassen in die Atmosphäre von dem Teil des Sauerstoffes vermieden werden soll, der nicht verbraucht wird.

Diese Zwecke werden erreicht, indem oberhalb einer Vorrichtung zum Mischen/Anreichern von Wasser mit Sauerstoff eine aufblasbare Abdeckung auf einem schwimmenden Floss angeordnet wird, wobei vorgesehen ist, dass das Schwimmen des Flosses unabhängig von dem der Vorrichtung zur Belüftung/Sauerstoffanreicherung ist, und wobei die Zufuhrleitung des Sauerstoffs in die aufblasbare Abdeckung mit Hilfe eines Ventils abgesperrt werden kann, das fest mit dem Floss verbunden ist und durch einen Schwimmer gesteuert wird.

Die Erfindung wird besser durch die Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen verdeutlicht, die nachstehend mit Hilfe von drei Tafeln der Zeichnungen gezeigt werden. In diesen Tafeln zeigen die Fig. 1, 2 und 3 ein erstes Ausführungsbeispiel.

- Fig. 1 insbesondere zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer ersten Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung von Wasser in einem Becken, in Übereinstimmung mit der Erfindung;

- Fig. 2 zeigt ein Plandarstellung dieser Vorrichtung, während

- Fig. 3 wieder eine Seitenansicht teilweise im Schnitt derselben Vorrichtung zeigt, jedoch in einem anderen Betriebszustand als der in Fig. 1;

- Fig. 4, 5 und 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, wo insbesondere Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung im Längsschnitt zeigt, Fig. 5 zeigt eine Plandarstellung und Fig. 6 zeigt wiederum eine Seitenansicht teilweise im Schnitt von derselben Vorrichtung;

- Fig. 7 und 8 schliesslich zeigen jeweils eine Querschnittansicht und eine Plandarstellung von einem dritten Ausführungsbeispiel.

Unter Bezugnahme auf diese Abbildungen ist mit 1 eine aufblasbare Abdeckung bezeichnet, hergestellt aus luftdichtem Material, wie zum Beispiel einer Folie oder Plane aus Kunststoffmaterial, deren untere Kanten unterhalb des Wasserspiegels an der Basis eines Rahmens 2 von viereckiger Form befestigt sind, welcher zum Schwimmen in einem Becken bestimmt ist, da er von vier starr mit ihm verbundenen Schwimmkörpern 3, 3', 4, 4' getragen wird. Es ist vorgesehen, dass die Anordnung der vier Schwimmkörper 3, 3', 4, 4' asymmetrisch im Verhältnis zu dem Bereich erfolgt, der von dem Rahmen 2 belegt ist, und insbesondere, dass das Segment, welches die Mitten des Schwerpunktdruckes B3, B3' der Schwimmkörper 3, 3' miteinander verbindet, dichter an der Mitte C der Abdeckung 1 liegt als das Segment B4, B4', welches die Mitten des Schwerpunktdruckes der Schwimmkörper 4, 4' miteinander verbindet. Die Gesamtheit 1, 2, 3, 3', 4, 4' bildet praktisch ein Floss 11, auf welchem die luftdichte Abdeckung 1 angeordnet ist, und zwar auf eine asymmetrische Weise im Verhältnis zu dem schwimmenden Vieleck 3, 3', 4, 4'.

Es ist vorgesehen, dass ein Absperrventil 5, welches fest an den Rahmen 2 angeschlossen ist und von einem Kugelschwimmer 6 mit Hilfe von einem starren Verbindungsarm 6' gesteuert wird, in der Nähe des Segmentes montiert ist, welches die Schwimmkörper 3, 3' miteinander verbindet.

Dieses Ventil 5 arbeitet an einer Leitung 7 für die Zufuhr von Sauerstoff, die mit Hilfe eines Zuleitungsrohres 8 für Sauerstoff in das Innere der Abdeckung 1 geführt wird.

Die Arbeitsprinzipien sind folgende:

Eine Vorrichtung, wie in den Abb. 1, 2 und 3 gezeigt, wird oberhalb jeder beliebigen bekannten Vorrichtung zum Belüften/Anreichern mit Sauerstoff von Wasser in einem Becken angeordnet, wie zum Beispiel ein Propeller, der in das Wasser eingetaucht ist und sich um eine vertikale Achse dreht, um einen nach oben gerichteten, aus dem Wasser austretenden Strahl zu bilden, oder in dem spezifischen Falle einen nach oben gerichteten Wasserstrahl, der durch eine Pumpe erzeugt wird, welche das Wasser aus einem wenig Sauerstoff enthaltenden Bereich ansaugt, oder eine andere bekannte Vorrichtung, die unter Verwendung bekannter

Mittel dazu dient, den Bereich des Austauschs zwischen dem Wasser und der darüber liegenden Atmosphäre zu vergrössern. Das in den Abb. 1, 2 und 3 gezeigte Beispiel zeigt einen Strahl 9, der durch eine feststehende Leitung 12 nach oben gedrückt wird. Es ist vorgesehen, dass der Strahl 9 in geeigneter Weise zu Tropfen zerstäubt wird, um den Austauschbereich zu vergrössern, beispielsweise durch Einsetzen von speziellen Düsen, Scheiben oder Diaphragmen zum Ableiten des Strahls usw.

Es ist nicht notwendig, das Floss 11 und die feststehende Leitung 12 miteinander zu befestigen, da deren Position im Verhältnis zueinander automatisch durch die auf die Wand der Abdeckung 1 treffenden Randbereiche des Strahls 9 zentriert wird, was sich in der Stabilität der entsprechenden Positionen ausdrückt, insbesondere in einem grossen Becken, in welchem die Strömung durch die Bewegung des Wasser sehr begrenzt ist.

Wenn es erforderlich ist, entsprechend stabile Positionen der Abdeckung 1 und des Strahls 9 zu erhalten, können einfache Zugstangen (nicht in den Abbildungen gezeigt) oder einfache Pufferkissen, wie sie in dem Beispiel der Abb. 4, 5 und 6 gezeigt sind, installiert werden, und zwar auf solche Weise, dass auf jeden Fall die Gelenkigkeit der entsprechenden Bewegung zwischen dem Floss 11 und der Vorrichtung zur Bewegung des Wassers erlaubt ist.

Die Atmosphäre 10 im Kontakt mit dem Strahl 9 ist vollkommen im Inneren einer aufgesetzten, abgedichteten Haube enthalten, letztere bestehend aus einer Abdeckung 1, wobei eine Syphon-Dichtung entlang dem Umfang der Abdeckung 1 gebildet wird, zurückzuführen auf das Eintauchen bis unterhalb des Wasserspiegels der unteren Kanten der Abdeckung 1, da diese auf dauerhafte Weise an der Basis des Rahmens 2 befestigt sind.

Es ist vorgesehen, dass der Sauerstoff oder eine gasförmige Mischung, die reich an Sauerstoff ist, in das Innere der Abdeckung eingeführt wird, so dass die Abgabe von Sauerstoff an das Wasser erhöht wird.

Die Einführung von Sauerstoff erfolgt mit Hilfe einer Zufuhrleitung 8, welche durch das Schwimmerventil 5 abgesperrt wird.

Wenn der Druck des Sauerstoffes im Inneren der Atmosphäre 10 hoch ist, wie zum Beispiel im Falle wie in Fig. 1, neigt das Ventil 5 dazu, die Sauerstoffzufuhr abzusperren, da das Floss 11 auf einem hohen Pegel schwimmt. In diesem Zustand wird die Schwimmposition des Flosses 11 beispielsweise horizontal sein, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Wenn der Druck im Inneren der Abdeckung 1 abnimmt, wie in Fig. 3 gezeigt, nimmt auch der Schwimmdruck des Flosses ab.

Das Floss senkt sich daher auf asymmetrische Weise, insbesondere im Bereich der Schwimmkörper 3, 3', und bewirkt das Anheben des Armes 6' des Ventils 5, welches die Sauerstoffzufuhr öffnet und den korrekten Druckwert im Inneren der Abdeckung 1 wiederherstellt.

Der Zweck, im Inneren der Abdeckung 1 eine sauerstoffreiche Atmosphäre 10 und mehr oder weniger konstante Druckwerte beizubehalten, wie auch der Zweck, eine übermässige Sauerstoffzufuhr, welche das Ablassen in die Atmosphäre bewirkt, zu vermeiden, wird somit erreicht.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigt, wo die Vorrichtung zur Belüftung und Anreicherung mit Sauerstoff aus einer bekannten Schwimmeinrichtung 20 zum Ansaugen von Sauerstoff mit Hilfe einer Einlassöffnung 13 an der Oberfläche besteht und die Zufuhr von Sauerstoff durch einen Unterwasser-Propeller 14 erfolgt, welcher von einem Elektromotor 15 angetrieben wird.

In diesem Falle hat die Abdeckung 1 eine lange Form, so dass es den meisten der nicht vom Wasser aufgenommenen Sauerstoffblasen erlaubt ist, innerhalb derselben aufzutauchen, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Die bekannte Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung 20 wird von zwei Torpedo-Schwimmern 16 gehalten; ein Stützkissen 17 ist zwischen der Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung 20 und dem Rahmen 2 vorgesehen.

Dieses Stützkissen 17 erlaubt es dem Floss 11 und der Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung 20, unabhängig voneinander zu schwimmen, sö dass auch in diesem Falle das Öffnen oder Schliessen des Schwimmerventils 5 erhalten wird, was von der Schwimmtiefe des Flosses 11 abhängt, ohne dabei die Position der Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung 20 zu verändern.

Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt, bei welcher die Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung aus einem Rad mit Schaufeln 18 von bekanntem Typ besteht, getragen von zwei Torpedo- Schwimmern 16.

Es ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung 18 unabhängig von dem Floss 11 schwimmen kann, wobei Stützkissen 19 zwischen diesen angeordnet sind.

Anstelle von Stützkissen kann die Zentrierung der Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung 18 und der Abdeckung 1 auch mit Hilfe von einem einfachen direkten, gegenseitigen Auflagekontakt (nicht in den Abbildungen gezeigt) zwischen der Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung 18 und dem Rahmen 2 erhalten werden.

In dem erwähnten Beispiel werden die Zwecke auch erreicht durch eine Ausführungsvariante, nach welcher die Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung 18 und das Floss 11 unter Verwendung von herkömmlichen Mitteln (Bolzen usw.), die nicht in den Abbildungen gezeigt sind, miteinander · verbunden werden.

In diesem Falle ist ebenfalls ein Schwimmerventil 5 vorgesehen, wobei das genannte Ventil fest mit dem Rahmen 2 des Flosses verbunden ist und auf den Sauerstoffstrom einwirkt, der durch eine Leitung 7 zugeführt wird, um mit Hilfe des Rohres 8 in das Innere der Abdeckung 1 geleitet zu werden. Es ist vorgesehen, dass, wenn der interne hohe Druck des Sauerstoffes den Schwimmpegel des Flosses anhebt, das Ventil 5 den Zustrom von Sauerstoff absperrt. Das Arbeitsprinzip ist ähnlich wie das der vorstehend beschriebenen Beispiele.

Es wird somit der Zweck erreicht, nicht nur das Ablassen von Sauerstoff in die Atmosphäre zu verhindern, sondern auch im Inneren der Abdeckung 1 einen dauerhaften hohen Sauerstoffdruck zu erhalten und somit ein ausgezeichnetes Einleiten von Sauerstoff in das Wasser unter allen Betriebsbedingungen.

Die Erfindung kann ebenfalls bei allen vorhandenen Vorrichtungen zur Belüftung/Sauerstoffanreicherung von Wasser verwendet werden, und zwar mit der einzigen Notwendigkeit, dass die Abmessungen der Abdeckung 1 dem Aktionsradius und den Abmessungen der Vorrichtung angepasst werden müssen.

ZUSAMMENFASSUNG

Schwimmvorrichtung (11), bestehend aus einer vorzugsweise aufblasbaren Abdeckung (1), die dazu bestimmt ist, über bekannten Vorrichtungen zur Belüftung / Sauerstoffanreicherung von Wasser positioniert zu werden, und an welcher ein Absperrventil (5) vorgesehen ist, gesteuert durch einen Schwimmer (6) und dazu vorgesehen, den Zufluss von Sauerstoff in das Innere der aufblasbaren Abdeckung zu regulieren. Daraus ergibt sich, dass man keinen Sauerstoff verschwendet, wobei die Abdeckung immer in aufgeblasenem Zustand gehalten wird, und man somit auch eine optimale Abgabe von Sauerstoff an das Wasser erreicht.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung von Wasser in einem Becken, bestehend aus einer Abdeckung, welche ein geschlossenes Volumen oberhalb einer Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung/mechanischen Mischung des Wassers beschreibt, wobei die Eingabe von Sauerstoff in dieses geschlossene Volumen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (1) über einem Rahmen (2) montiert ist, so dass insgesamt ein Floss (11) gebildet wird, welches Schwimmkörper (3, 3'; 4, 4') aufweist und mit einem Absperrventil (5) versehen ist, welches dazu dient, den Zufluss von Sauerstoff zu regulieren, und das von einem Schwimmer (6) gesteuert wird, wobei die Anordnung der Schwimmkörper (3, 3'; 4, 4') im Verhältnis zu dem von dem Rahmen (2), an welchem die Abdeckung (1) befestigt ist, belegten Bereich asymmetrisch erfolgt.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (1) aus aufblasbarem Material hergestellt ist, wie zum Beispiel aus einer luftdicht abschliessenden Schicht oder Folie aus Kunststoff.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung von Stützkissen (17, 19) zwischen dem Floss (11) und der Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung (12, 18; 20) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle von Stützkissen das Zwischensetzen von Zugankern vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein direkter gegenseitiger Auflagekontakt zwischen dem Floss (11) und der Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung (18) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Zusammenschliessen des Flosses (11) und der Vorrichtung (12, 18, 20) zur Sauerstoffanreicherung/Belüftung vorgesehen ist.







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