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Dokumentenidentifikation DE60001759T2 18.12.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1240076
Titel SEEWASSERENTSALZUNGSSYSTEM FÜR BOOTE
Anmelder Dessalator S.a.r.l., Antibes, FR
Erfinder WAGNER, Patrick, F-06600 Antibes, FR
Vertreter Abitz & Partner, 81679 München
DE-Aktenzeichen 60001759
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 19.12.2000
EP-Aktenzeichen 009900689
WO-Anmeldetag 19.12.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/FR00/03598
WO-Veröffentlichungsnummer 0001046007
WO-Veröffentlichungsdatum 28.06.2001
EP-Offenlegungsdatum 18.09.2002
EP date of grant 19.03.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.12.2003
IPC-Hauptklasse B63J 1/00
IPC-Nebenklasse B01D 1/08   

Beschreibung[de]
Technischer Bereich:

Die Erfindung betrifft Systeme zur Entsalzung von Meerwasser, die an Bord von Schiffen, insbesondere von Segelschiffen, angeordnet sind und dazu bestimmt sind, den Insassen der Schiffe Trinkwasser zu liefern, wenn diese sich auf dem Meer befinden, und insbesondere ein System zur Entsalzung von Meerwasser, das sowohl mit Hilfe von Wechselstrom als auch mit Hilfe von Gleichstrom arbeitet.

Stand der Technik:

Segelschiffe einer bestimmten Größe werden immer häufiger mit einem System zur Entsalzung von Meerwasser ausgerüstet, das die Erzeugung des für die Insassen des Schiffes erforderlichen Trinkwassers gestattet, wenn dieses sich für eine gewisse Zeit auf See befindet. Ein solches Entsalzungssystem, das in dem Artikel "Reverse-Osmosis desalinisation for shipboard potable water" von Adamson & Pizzino, veröffentlicht in "Naval Engineers Journal, Band 91, April 1979, beschrieben wird, besteht im Allgemeinen aus einer Umkehrosmosemembranvorrichtung, durch die das Meerwasser unter Druck so gepresst wird, dass nur Trinkwasser die Membran durchquert, während der größte Teil der Mineralsalze durch die Membran zurückgehalten wird.

Es ist eine Pumpe erforderlich, um das Meerwasser unter einem relativ hohen Druck, der 65 bar erreichen kann, zu zwingen, die Membran, die zur Durchführung der Umkehrosmose verwendet wird, zu passieren. Es ist also ein Mechanismus zum Antrieb der Pumpe erforderlich. Dieser Antriebsmechanismus ist im Allgemeinen ein Gleichstrommotor, der durch die Bordbatterie versorgt wird, die durch einen Dynamo aufgeladen wird, der durch eine Windkraftmaschine in Drehung versetzt wird. Eine solche Batterie, die für die Versorgung des Beleuchtungssystems des Schiffes ausreicht, entlädt sich, natürlich schnell, wenn es um die Versorgung eines Motors geht. Für den Fall eines möglichen Ausfalls der Batterie verfügen Segelschiffe über ein Stromaggregat, das Wechselstrom liefert. Wenn die Batterie entladen ist oder wenn es nicht genügend Wind gibt, um die Windkraftmaschine zu betreiben, oder wenn das Schiff angelegt hat, ist es deshalb üblich, das Stromaggregat einzuschalten und den Wechselstrom von 220 V mit Hilfe eines Laders in einen Gleichstrom von 12 oder 24 Volt umzuwandeln, der den für die Entsalzung des Meerwassers verwendeten Motor versorgen kann. Ein solches System verbraucht natürlich beträchtliche Energie infolge der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und ist in seiner Anwendung keineswegs praktisch.

Zusammenfassung der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist es deshalb, ein System zur Entsalzung von Meerwasser zu schaffen, bei dem der Mechanismus zum Antrieb der Pumpe beliebig ein Gleichstrommotor oder ein Wechselstrommotor ist, wobei der Übergang von dem einen auf den anderen automatisch ohne menschlichen Eingriff stattfindet.

Gegenstand der Erfindung ist deshalb ein System zur Entsalzung von Meerwasser, umfassend eine Umkehrosmose-Zelle (12) mit einer halbdurchlässigen Membran zur Durchführung der Entsalzung des Wassers durch Durchgang des Meerwassers unter Druck durch die Membran, eine Pumpe zum Pressen des Meerwassers unter Druck durch die Membran und einen Mechanismus zum Antrieb der Welle der Pumpe, der einen durch eine Gleichspannung versorgten Gleichstrommotor und einen durch eine Wechselspannung versorgten Wechselstrommotor umfasst. Die Motoren sind zum Antrieb der Welle der Pumpe durch einen Antriebsriemen montiert, der jeweils eine Riemenscheibe an jedem der Enden dieser Welle antreibt, wobei jeder der Riemen die Antriebswelle des entsprechenden Motors mit der Welle der Pumpe so verbindet, dass jeder der Motoren die Welle der Pumpe in Drehung versetzt, wenn er aktiviert ist. Der Antriebsmechanismus umfasst Auskupplungsmittel, die sich aus der Freilaufmontage jeder der Riemenscheiben auf der Welle der Pumpe ergeben, so dass die einem der Motoren entsprechende Riemenscheibe auf Freilauf geschaltet ist, wenn der andere Motor aktiviert wird, um die Welle der Pumpe anzutreiben.

Kurze Beschreibung der Figuren:

Die Ziele, Gegenstände und Merkmale der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden Beschreibung, in der auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schiffs, in dem ein erfindungsgemäßes System zur Entsalzung von Meerwasser installiert ist und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Entsalzung von Meerwasser, die den Gleichstrommotor sowie den Wechselstrommotor zeigt, die zum Antrieb der Pumpe verwendet werden.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung:

Das erfindungsgemäße Entsalzungssystem ist im Inneren eines Schiffsrumpfs 10 schematisch dargestellt. Die Entsalzung findet mit Hilfe einer Umkehrosmosezelle 12 statt, die eine halbdurchlässige Membran enthält. Das Meerwasser wird unter einem Druck von mindestens 26 bar zugeführt und kann in der Zelle 12 65 bar erreichen. Das Wasser durchquert die halbdurchlässige Membran, die Mineralsalze aber nicht. Auf diese Weise erhält man Süßwasser mit einer Salzhaltigkeit unter der gesetzlichen Schwelle. Das zu entsalzende Meerwasser wird durch die Wirkung der Pumpe über das Eintrittsventil 14 eingeführt. Dieses Wasser passiert dann ein Filter 16, das die Teilchen mit einer Größe über einer bestimmten Schwelle zurückhält. Es ist zu bemerken, dass das Filter 16 periodisch gereinigt werden muss und eine Spülung des Rohrs 15 für den Zutritt des Meerwassers vorgenommen wird.

Das gefilterte Meerwasser wird dann über ein Rohr 17 zu einem Pumpenblock 18 geleitet, der eine Pumpe 20, einen Gleichstrommotor (M1) 22 und einen Wechselstrommotor (M2) 24 aufweist, wobei einer der beiden Motoren die Welle der Pumpe 20 auf die im Nachstehenden beschriebene Weise antreibt.

Die Pumpe 20 presst im Betrieb das Meerwasser über das Rohr 26 zu der Membran, die sich in der Umkehrosmosezelle 12 befindet. Das am Austritt der Zelle 12 vom Rohr 28 aufgenommene Süßwasser wird zu einem Magnetventil 30 geleitet, das es über das Rohr 32 zu einem Süßwasserbehälter 34 leitet, wenn sein Salzhaltigkeitsgrad einer gewissen Trinkbarkeitsqualität entspricht, oder führt es über das Rohr 36 nach außen ab, wenn das aufgenommene Wasser keine ausreichende Trinkbarkeitsqualität besitzt.

Die Zufuhr des Wasser zum Rohr 32 oder zum Rohr 36 durch das Elektroventil 30 wird durch eine Steuerlogik gesteuert, die eine einfache, in CMOS-Technologie aufgebaute Elektronikkarte sein kann. Die von der Steuerlogik 38 übertragene Steuerung berücksichtigt die Salzigkeit des Meerwassers, die von einem Salzigkeitsdetektor (nicht dargestellt) geliefert wird, der zwei Elektroden aufweist, die die Salzigkeit durch den spezifischen Widerstand messen. Es werden zwei Schwellen gemessen, eine Trinkbarkeitsschwelle und eine Nichttrinkbarkeitsschwelle, die der gesetzlichen Schwelle entspricht. Wenn der Grad der Salzigkeit unter der Trinkbarkeitsschwelle liegt, ist das Wasser trinkbar und wird deshalb über das Rohr 32 zum Behälter 34 geleitet. Wenn der Grad der Salzigkeit zunimmt und die Trinkbarkeitsschwelle überschreitet, wartet man, bis es die Nichttrinkbarkeitsschwelle überschreitet, um das Wasser in das Rohr 36 zu leiten, um es ins Meer auszustoßen. Wenn der Grad der Salzigkeit dann abnimmt, wird das Wasser weiterhin ins Meer ausgestoßen, bis der Grad der Salzigkeit unter die Trinkbarkeitsschwelle sinkt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Wasser als ausreichend trinkbar betrachtet und wird wieder über das Rohr 32 in den Behälter 34 geleitet. Dieses Verfahren der Steuerung des Magnetventils 30 mit drei Zuständen gewährleistet eine Qualitätsproduktion und eine hohe Zuverlässigkeit der Steuerung.

Der in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Pumpenblock 18 besitzt eine Pumpe 20, deren Welle eine Scheibe besitzt, die an jedem Ende der Welle montiert ist.

Die Scheibe 40 ist mit der Antriebswelle des Gleichstrommotors 22 über einen Riemen 42 verbunden, und die Scheibe 44 ist mit der Antriebswelle des Wechselstrommotors 24 über den Riemen 46 verbunden. Jede der Scheiben 40 und 44 ist auf der Welle der Pumpe als Freilauf montiert. Wenn einer der Motoren 22 oder 24 (und nur einer) die entsprechende Scheibe über den zugeordneten Riemen in Richtung des Pfeils in Drehung versetzt, wobei die von der Scheibe ausgeübte Reibungskraft kleiner als die von dem anderen Motor im Stillstand ausgeübte Reibungskraft ist, geht die entsprechende Scheibe auf Freilauf über und der stillstehende Motor dreht sich nicht. Wenn man nun davon ausgeht, dass der Gleichstrommotor 22 aktiviert ist, versetzt er die Scheibe 40 über den Riemen 42 in Drehung und versetzt damit die Welle der Pumpe 20 in Drehung. Da jedoch die von der Welle des Wechselstrommotors 24 ausgeübte Reibungskraft höher als die von der Scheibe ausgeübte Reibungskraft ist, geht die Scheibe 44 auf Freilauf über, der Riemen 46 bleibt unbewegt und nimmt den Motor 24 nicht mit. Auf dieselbe Weise bleibt, wenn der Wechselstrom 24 aktiviert ist, die Scheibe 40 unbewegt, der Riemen 42 bleibt unbewegt und nimmt den Motor 22 nicht mit.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, dass nur einer der Motoren versorgt wird, wenn das System über die 12-Volt- oder 24-Volt-Versorgung einer Batterie 48 und die 220 Volt Versorgung 50 durch ein Stromaggregat verfügt. Zu diesem Zweck ist die Wechselstromversorgung mit 220 Volt vorrangig, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigt. Wenn man nämlich davon ausgeht, dass der Gleichstrommotor 22 nur durch die Batterie 48 versorgt wird, ist der Schalter 52 in geschlossener Stellung. Sobald das Stromaggregat in Gang gesetzt wird, wird das elektromagnetische Relais 54 aktiviert und der Schalter 52 öffnet sich und unterbricht auf diese Weise die Versorgung des Gleichstrommotors 22. Auf diese Weise wird nur der Wechselstrommotor 24 versorgt.

Es ist zu bemerken, dass bei einer zweiten Ausführungsform die Umschaltung der Gleichstromversorgung auf die Wechselstromversorgung automatisch in der Steuerlogik stattfindet. Außerdem steuert die Steuerlogik die verschiedenen Verzögerungen, wie eine Verzögerung von 30 Sekunden, die eingesetzt wird, bevor im Behälter nach Inbetriebnahme des Systems Trinkwasser gesammelt werden kann.


Anspruch[de]

1. System zur Entsalzung von Meerwasser, umfassend eine Umkehrosmose-Zelle (12) mit einer halbdurchlässigen Membran zur Durchführung der Entsalzung des Wassers durch Durchgang des Meerwassers unter Druck durch die Membran, eine Pumpe (20) zum Pressen des Meerwassers unter Druck durch die Membran und einen Mechanismus zum Antrieb der Welle der Pumpe, wobei dieses System dadurch gekennzeichnet ist, daß der Antriebsmechanismus einen durch eine Gleichspannung (48) versorgten Gleichstrommotor (22) und einen durch eine Wechselspannung (50) versorgten Wechselstrommotor (24) aufweist, daß die Motoren zum Antrieb der Welle der Pumpe durch einen Antriebsriemen (42 oder 46) montiert sind, der jeweils eine Riemenscheibe (40 oder 44) an jedem der Enden dieser Welle antreibt, wobei jeder der Riemen die Antriebswelle des entsprechenden Motors mit der Welle der Pumpe so verbindet, daß jeder der Motoren die Welle der Pumpe in Drehung versetzt, wenn er aktiviert ist, und daß der Antriebsmechanismus Auskupplungsmittel aufweist, die sich aus der Freilaufmontage jeder der Riemenscheiben auf der Welle der Pumpe (20) ergeben, so daß die einem der Motoren entsprechende Riemenscheibe auf Freilauf geschaltet wird, wenn der andere Motor aktiviert wird, um die Welle der Pumpe anzutreiben.

2. System nach Anspruch 1, umfassend außerdem Wählmittel, um nur den Wechselstrommotor (24) zu aktivieren und dadurch die Welle der Pumpe (20) anzutreiben, wenn beide Motoren versorgt sind.

3. System nach Anspruch 2, bei dem die Wählmittel ein elektromagnetisches Relais (54) umfassen, das durch die Wechselspannung (50) versorgt wird, wenn diese eingeschaltet ist, sowie einen Schalter (52) im Versorgungskreis des Gleichstrommotors (22), wobei der Schalter normalerweise geschlossen ist und geöffnet wird, wenn das elektromagnetische Relais durch die Wechselspannung versorgt wird, so daß die Aktivierung des Gleichstrommotors unterbrochen wird, sobald die Wechselspannung eingeschaltet ist.

4. System nach Anspruch 2, bei dem die Wählmittel aus einer Steuerlogik (38), wie z. B. einer elektronischen Karte oder einer CMOS-Technologie, bestehen.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend außerdem einen Behälter (34), in den das nach Durchgang durch die Membran (12) entsalzte Wasser eingeleitet wird.

6. System nach Anspruch 5, umfassend ferner ein Magnetventil (30) zum Einleiten des entsalzten Wassers in den Behälter, wenn seine Qualität ausreichend ist, und zum Ausscheiden des entsalzten Wassers, wenn seine Qualität unzureichend ist.

7. System nach Anspruch 6, umfassend ferner Mittel zur Analyse der Salzhaltigkeit des Wassers, um eine Schwelle der Trinkbarkeit und eine Schwelle der Nichttrinkbarkeit des entsalzten Wassers zu liefern, wobei die Schwelle der Nichttrinkbarkeit einer höheren Salzhaltigkeit als die Schwelle der Trinkbarkeit entspricht, wobei das Wasser erst ausgeschieden wird, wenn seine Salzhaltigkeit die Schwelle der Nichttrinkbarkeit überschreitet, und das Wasser nach dem Ausscheiden wegen unzureichender Qualität erst dann in den Behälter (34) eingespeichert wird, wenn seine Salzhaltigkeit wieder unter die Schwelle der Trinkbarkeit gesunken ist.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das an Bord eines Schiffs, wie z. B. eines Segelschiffs, angeordnet ist.







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