DE202004008003U1

DE202004008003U1 - Vorrichtung zur Zirkulation von Wasser in einem Gewässer

Info

Publication number: DE202004008003U1
Application number: DE200420008003
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Wirth Rainer De
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2014-05-19

Abstract

Vorrichtung zur Zirkulation von Wasser in einem Gewässer (10), mit einem Rohr (17, 37), in dem das Wasser aus den unteren Schichten des Gewässers (10) in die oberen Schichten des Gewässers (10) förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende (18, 38) des Rohrs (17, 37) unterhalb der Wasseroberfläche (13) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zirkulation von Wasser in einem Gewässer, mit einem Rohr, in dem das Wasser aus den unteren Schichten des Gewässers in die oberen Schichten des Gewässers förderbar ist.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 100 61 777 C1 bekannt.
Dort ist ein etwa vertikal in ein Gewässer eingesetztes Rohr vorgesehen, dem ein Schaufelrad zugeordnet ist, mit dessen Hilfe das Wasser zum Zwecke der Sauerstoffanreicherung aus den unteren Schichten des Gewässers nach oben gefördert werden kann. Das obere Ende des Rohrs ist oberhalb der Wasseroberfläche des Gewässers gehalten. Damit tritt das Wasser aus dem Rohr aus und bricht über den Rand des Rohres.
Der Betrieb der bekannten Vorrichtung erfordert einen eher hohen Energiebedarf. Insbesondere ein sogenannter Inselbetrieb, also ein von einem öffentlichen Energieversorgungsnetz unabhängiger Betrieb ist damit kaum möglich.
Aus der WO 81/02731 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der das Wasser unterhalb der Wasseroberfläche angesaugt und an den Gewässergrund gepumpt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Vorgehensweise nur zu einer geringen Sauerstoffanreicherung des Gewässers führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Zirkulation von Wasser in einem Gewässer zu schaffen, bei der eine Sauerstoffanreicherung des Gewässers mit einem geringen Energiebedarf erreicht werden kann.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das obere Ende des Rohrs unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet ist.
Erfindungsgemäß endet das Rohr an seinem oberen Ende unterhalb der Wasseroberfläche. Damit muss das in dem Rohr vorhandene Wasser nur in eine Bewegung versetzt werden. Die für die Erzeugung dieser Wasserbewegung erforderliche Energie ist eher gering. Da das obere Ende des Rohrs nicht über die Wasseroberfläche übersteht, muss das Wasser nicht über die Wasseroberfläche hinaus angehoben werden. Die für ein derartiges Anheben erforderliche Energie muss somit nicht aufgebracht werden. Insgesamt ist damit der Energiebedarf der erfindungsgemäßen Vorrichtung eher gering. Ein Inselbetrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist damit möglich.
Gleichzeitig wird durch die Förderung des Wassers von unten nach oben erreicht, dass sich das geförderte Tiefenwasser mit dem sauerstoffreichen Oberflächenwasser verbindet. Dies führt insgesamt zu einer Sauerstoffanreicherung des Gewässers.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine photovoltaische Anlage zur Erzeugung der für den Betrieb erforderlichen Energie vorgesehen.
Aufgrund des geringen Energiebedarfs der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die von der photovoltaischen Anlage erzeugte Energie ausreichend. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann damit völlig unabhängig von einem öffentlichen Energieversorgungsnetz betrieben werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Plattform schwimmend ausgeführt. Damit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung an beliebigen Stellen des Gewässers eingesetzt werden.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Plattform ufernah angeordnet, und das Rohr verläuft zumindest teilweise schräg in Richtung zu den unteren Schichten des Gewässers.
Durch die ufernahe Anordnung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne weiteres mit Hilfe eines öffentlichen Energieversorgungsnetzes betrieben werden. Damit trotz der ufernahen Anordnung eine möglichst gleichmäßige Verteilung des zirkulierten Wasser erreicht wird, ist erfindungsgemäß ein schräger Verlauf des Rohres in Richtung zu dem Gewässergrund vorgesehen.
Weiterhin ist es bei der ufernahen Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft, das Wasser von oben nach unten zu pumpen. Damit wird vermieden, dass bei einer Förderung von Wasser nach oben gegebenenfalls am Gewässergrund angesaugter Schlamm sich in Ufernähe ausbreitet.
Zusätzlich kann in diesen Fällen das Wasser auf dem Gewässergrund mit Hilfe von Verteilerschläuchen in einem größeren Bereich verteilt werden.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zirkulation von Wasser in einem Gewässer, und 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zirkulation von Wasser in einem Gewässer.
In der 1 ist schematisch ein Gewässer 10 in der Form eines Sees dargestellt. Insbesondere handelt es sich um ein stehendes Gewässer. Das Gewässer 10 weist ein Ufer 11 sowie einen Gewässergrund 12 auf. Die Wasseroberfläche des Gewässers 10 ist mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die 1 nicht maßstäblich dargestellt ist, sondern dass die Größenverhältnisse beispielsweise hinsichtlich der Tiefe des Gewässers 10 zum Zwecke einer besseren Darstellung verändert sind.
In dem Gewässer 10 schwimmt eine von Schwimmern 15 getragene Plattform 16. Auf der Unterseite der Plattform 16 ist ein Rohr 17 gehalten, das sich in etwa vertikaler Richtung innerhalb des Gewässers 10 erstreckt. Die Halterung des Rohrs 17 ist in der 1 nur schematisch angedeutet. Es versteht sich, dass diese Halterung gegebenenfalls eine aufwendigere Konstruktion erfordert als dargestellt.
Das obere Ende 18 des Rohrs 17 befindet sich unterhalb der Wasseroberfläche 13 und damit im Wasser. Das obere Ende 18 ist etwa 10 cm unterhalb der Wasseroberfläche 13 angeordnet, kann sich aber gegebenenfalls auch bis zu 100 cm unterhalb der Wasseroberfläche 13 befinden.
Das untere Ende 19 des Rohrs 17 befindet sich oberhalb des Gewässergrunds 12 im Bereich der tieferen Schichten des Gewässers 10.
Ruf der Plattform 16 ist ein Elektromotor 21 montiert, der über eine Welle 22 ein Schaufelrad 23 antreibt. Die Welle 22 verläuft etwa koaxial zu dem Rohr 17 und erstreckt sich von dem Elektromotor 21 bis in den oberen Bereich des Rohrs 17. Das Schaufelrad 23 ist im Inneren des Rohrs 17 unterhalb des oberen Endes 18 angeordnet. Das Schaufelrad 23 ist an dem freien Ende der Welle 22 befestigt und kann damit um eine etwa koaxial zum Rohr 17 verlaufende Achse rotieren.
Es versteht sich, dass anstelle des Elektromotors 21 auch eine andere Antriebseinrichtung vorgesehen sein kann, und dass anstelle des Schaufelrads 23 auch ein Flügelrad oder eine Schnecke oder dergleichen verwendet werden kann.
Das Schaufelrad 23 wird derart angetrieben, dass das Wasser in dem Rohr 17 nach oben bewegt wird. Damit ist es möglich, Wasser aus den tieferen Schichten des Gewässers 10 nach oben zu fördern. Am oberen Ende 18 des Rohrs 17 verteilt sich das geförderte Wasser in die Umgebung und verbindet sich dort mit dem in den oberen Schichten des Gewässers 10 vorhandenen Wasser. Dieses sogenannte Oberflächenwasser ist sauerstoffreicher als das aus den unteren Schichten geförderte sogenannte Tiefenwasser. Dies hat zur Folge, dass das aus den unteren Schichten geförderte Wasser mit Sauerstoff angereichert wird.
Aufgrund der Förderung von Wasser nach oben sinkt gleichzeitig Wasser aus den oberen Schichten des Gewässers 10 nach unten ab. Wie erwähnt, handelt es sich dabei um sauerstoffreicheres Wasser.
Dies hat insgesamt eine Zirkulation des Wassers in vertikaler Richtung in dem Gewässer 10 zur Folge. Mit dieser Zirkulation gelangt sauerstoffreiches Oberflächenwasser in die unteren Schichten des Gewässers 10. Gleichzeitig kommt sauerstoffarmes Tiefenwasser nach oben, wo es sich mit dem sauerstoffreichen Oberflächenwasser verbinden kann. Es erfolgt somit insgesamt eine Sauerstoffanreicherung der tieferen Schichten des Gewässers 10.
Wie erläutert wurde, endet das Rohr 17 an seinem oberen Ende 18 unterhalb der Wasseroberfläche 13. Damit muss das in dem Rohr 17 vorhandene Wasser von dem Schaufelrad 23 und damit von dem Elektromotor 21 nur in eine Bewegung nach oben versetzt werden. Die für die Erzeugung dieser Wasserbewegung erforderliche Energie ist eher gering. Da das obere Ende 18 des Rohrs 17 nicht über die Wasseroberfläche 13 übersteht, muss das Wasser nicht über die Wasseroberfläche 13 hinaus angehoben werden. Die für ein derartiges Anheben erforderliche Energie muss somit nicht aufgebracht werden. Insgesamt ist damit der Energiebedarf des Elektromotors 21 eher gering.
Auf der Plattform 16 ist eine photovoltaische Anlage 25 vorgesehen, mit der die für den Betrieb des Elektromotors 21 erforderliche elektrische Energie erzeugt wird. Mit der in der 1 gezeigten Vorrichtung wird in diesem Fall ein sogenannter Inselbetrieb realisiert, der unabhängig von einem Anschluss an ein öffentliches Energieversorgungsnetz funktionsfähig ist.
In der 2 sind das Gewässer 10, das Ufer 11, der Gewässergrund 12 und die Wasseroberfläche 13 ähnlich wie in der 1 in nicht-maßstabsgerechter Weise dargestellt.
Im Unterschied zur 1 ist in der 2 eine Plattform 31 vorgesehen, die am Ufer 11 befestigt ist. Hierzu ist in der 2 beispielhaft ein Träger 32 vorhanden, auf dem die Plattform 31 aufliegt, und der seinerseits auf dem Ufer 11 aufliegt. Weiterhin ist beispielhaft eine Stütze 33 vorhanden, die den Träger 32 abstützt, und die im Bereich des Gewässers 10 angeordnet und dort im Boden gehalten ist. Die Halterung der Plattform 31 ist in der 2 nur schematisch angedeutet. Es versteht sich, dass diese Halterung gegebenenfalls eine aufwendigere Konstruktion erfordert als dargestellt.
Auf der Unterseite der Plattform 31 ist ein Rohr 37 gehalten, das sich in das Gewässer 10 erstreckt. Die Halterung des Rohrs 37 ist in der 2 nur schematisch angedeutet. Es versteht sich, dass diese Halterung gegebenenfalls eine aufwendigere Konstruktion erfordert als dargestellt.
Das obere Ende 38 des Rohrs 37 befindet sich unterhalb der Wasseroberfläche 13 und damit im Wasser. Das obere Ende 38 ist etwa 10 cm unterhalb der Wasseroberfläche 13 angeordnet, kann sich aber gegebenenfalls auch bis zu 100 cm unterhalb der Wasseroberfläche 13 befinden.
Das untere Ende 39 des Rohrs 37 befindet sich oberhalb des Gewässergrunds 12 im Bereich der tieferen Schichten des Gewässers 10.
Das Rohr 37 weist ausgehend von seinem oberen Ende 38 zuerst einen etwa vertikalen Verlauf nach unten auf, um nach einer Biegung etwa schräg in Richtung zum Gewässergrund 12 bzw. zu den unteren Schichten des Gewässers 10 zu verlaufen. Das Rohr 37 kann zumindest nach der Biegung in dem schräg verlaufenden Bereich flexibel ausgebildet sein und auf dem Boden des Gewässers 10 aufliegen. In diesem Fall verläuft das Rohr 37 entlang dem Boden des Gewässers 10 bis zum Gewässergrund 12. Gegebenenfalls verläuft das Rohr 37 in diesem Fall von dem in der 2 gezeigten Bereich des Ufers 11 bis etwa in die Mitte des Gewässers 10 bzw. bis zu dem dortigen Gewässergrund 12.
Auf der Plattform 31 ist der Elektromotor 21 montiert, der über die Welle 22 das Schaufelrad 23 antreibt. Die Anordnung und Ausbildung des Elektromotors 21, der Welle 22 und des Schaufelrads 23 entspricht dabei grundsätzlich den Erläuterungen zur 1.
Ergänzend ist es bei der 2 jedoch möglich, dass das Schaufelrad 23 in beide Drehrichtungen angetrieben wird, so dass das Wasser in dem Rohr 17 in beide Richtungen bewegt werden kann. Das Wasser kann somit nach oben gefördert oder nach unten gepumpt werden.
Die Förderung von Wasser nach oben wurde bereits im Zusammenhang mit der 1 erläutert. Wird jedoch Wasser aus den oberen Schichten des Gewässers 10 nach unten gepumpt, so entsteht auch auf diese Weise eine Zirkulation des sauerstoffreichen Oberflächenwassers in die unteren Schichten des Gewässers 10 und des sauerstoffarmen Tiefenwassers nach oben, wo es sich mit dem sauerstoffreichen Oberflächenwasser verbinden kann. Wiederum bewirkt dies eine gewisse Sauerstoffanreicherung der tieferen Schichten des Gewässers 10.
In beiden Fällen entsteht somit eine Zirkulation des sauerstoffreichen Oberflächenwassers in die unteren Schichten des Gewässers 10 und des sauerstoffarmen Tiefenwassers nach oben, wo es sich mit dem sauerstoffreichen Oberflächenwasser verbinden kann.
Aufgrund seiner ufernahen Anordnung kann die in der 2 gezeigte Vorrichtung ohne weiteres mit Energie aus einem öffentlichen Energieversorgungsnetz betrieben werden.
Im Falle einer Bewegung des Wassers in dem Rohr 17, 37 von oben nach unten kann zur besseren Verteilung des nach unten gepumpten Wassers das untere Ende 19, 39 des Rohrs 17, 37 in nicht-dargestellter Weise mit mehreren Verteilerschläuchen oder dergleichen verbunden sein, die beispielsweise auf dem Gewässergrund 12 ausgelegt sind. Im Zusammenhang mit der 1 können die Verteilerschläuche im wesentlichen symmetrisch, beispielsweise sternförmig angeordnet sein. Letzteres bewirkt eine gewisse Stabilisierung der Plattform 16 bei Wellengang.

Claims

Vorrichtung zur Zirkulation von Wasser in einem Gewässer (10), mit einem Rohr (17, 37), in dem das Wasser aus den unteren Schichten des Gewässers (10) in die oberen Schichten des Gewässers (10) förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende (18, 38) des Rohrs (17, 37) unterhalb der Wasseroberfläche (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende (18, 38) des Rohrs (17, 37) in einem Bereich von etwa 10 cm bis etwa 100 cm unterhalb der Wasseroberfläche (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (17, 37) an einer Plattform (16, 31) gehalten ist, und dass im oberen Bereich des Rohrs (17, 37) ein Schaufelrad (23) oder dergleichen vorhanden ist, das von einem Elektromotor (21) oder dergleichen antreibbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine photovoltaische Anlage (25) zur Erzeugung der für den Betrieb erforderlichen Energie vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (17) schwimmend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (37) ufernah angeordnet ist, und dass das Rohr (37) zumindest teilweise schräg in Richtung zu den unteren Schichten des Gewässers (10) verläuft.