DE3938667A1

DE3938667A1 - Verfahren und vorrichtung zum pumpen von meerwasser

Info

Publication number: DE3938667A1
Application number: DE3938667A
Authority: DE
Inventors: Edgar Dr Schmidt
Original assignee: PRAKTISCHE INFORMATIK GmbH
Current assignee: PRAKTISCHE INFORMATIK GmbH
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1991-05-23
Also published as: DE8913764U1

Description

Gattung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der potentiellen Energie der Schwerewellen des Meeres. Ein Referenzpotential wird erzeugt, welches dem mittleren Seegang entspricht. Gegen dieses Potential können die Potentiale sowohl der oberen als auch der unteren Halbwellen des Seegangs genutzt werden, um kinetische Energie zu erzeugen. Diese kinetische Energie kann Arbeit leisten.

Die Erfindung hat auch eine hydromechanisch arbeitende Vorrichtung zum Pumpen von Meerwasser zum Gegenstand.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die ohne Zufuhr äußerer Energie dazu dienen kann, einen gerichteten Meerwasserstrom zu erzeugen.

Lösung

Das Verfahren beruht darauf, daß ein Referenzpotential erzeugt wird, welches dem Niveau des mittleren Seegangs entspricht. Gegenüber diesem Potential werden die Potentiale sowohl der oberen als auch der unteren Halbwellen des Seegangs genutzt, um einen Pumpvorgang hervorzurufen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, hier als "Hydrostatisches Rohr" bezeichnet, ist in der Fig. 1 schematisch dargestellt. Sie besteht aus einem im Meer vertikal angebrachten Rohr (6) (7), welches oben mit einem Schwimmer (8) versehen ist, dort eine unter Wasser befindliche Öffnung (11) hat und welches unten je eine mit einem Rückschlagventil (13) und (15) bestückte Einlaßöffnung (12) und Auslaßöffnung (14) hat. Das Rohr (6) (7) wird von der Wellenbewegung des Seegangs mitbewegt, derart, daß mit Hilfe der Rückschlagventile (13) und (15) von der Einlaßöffnung (12) zur Auslaßöffnung (14) hin eine pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen wird.

Das Rohr (6 (7) ist an einem in der Rohrachse befindlichen Mast (5) angebracht, der im Meeresboden in einem Bohrloch (4) verankert ist und der über die Meeresoberfläche hinausragt.

Die unteren Öffnungen (12) und (14) des Rohres befinden sich in einer Meerestiefe (H), in welcher die vom Seegang herrührende Bewegung des Meerwassers abgeklungen ist, weil dort nur noch der konstante hydrostatische Druck herrscht. Das ist in einer Meerestiefe (H) der Fall, die mindestens der halben Wellenlänge (L/2) des Seegangs entspricht.

In einer ersten möglichen Ausführungsform, die in der Fig. 2 schematisch erläutert ist, ist das Rohr (6) (7) als elastischer Schlauch ausgebildet und derart in sich dehn- und stauchbar, daß es sich auf einen Teil seiner größten Länge verkürzen kann. Das Rohr (6) (7) ist in diesem Fall an seinem unteren Ende mit einer unbeweglichen Befestigungsvorrichtung (9) und ansonsten in Höhe einiger der starren Verbindungsringe (19) mit Gleitvorrichtungen (10) am Mast (5) angebracht. Eine der unteren Öffnungen (12) oder (14) des Rohres (6) (7) ist über eine starre Rohrverbindung an eine ortsfeste andere Vorrichtung angekoppelt, in welcher eine gerichtete pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen werden soll.

In einer zweiten möglichen Ausführungsform ist das Rohr starr. Das ganze Rohr ist in diesem Fall mit Gleitvorrichtungen (10) am Mast angebracht. Eine der unteren Öffnungen (12) oder (14) des Rohres ist über einen beweglichen Schlauch an eine ortsfeste andere Vorrichtung angekoppelt, in welcher eine gerichtete pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen werden soll.

In Abwandlung des Verfahrens ist eine weitere Ausführungsform des dehn- und stauchbaren Rohres (6) (7) möglich, bei der die obere Öffnung (11) geschlossen ist. Die unteren Öffnungen (12) und (14) des Rohres können in diesem Fall auch in einer geringeren Tiefe h < H unter dem mittleren Meeresniveau (2) liegen als der in der Fig. 1 angedeuteten Tiefe H.

Vorteile

Die Vorrichtung ist denkbar einfach, da außer dem Mast nur ein Rohr mit Schwimmer und zwei mit Rückschlagventilen besetzte Öffnungen notwendig sind. Die erzeugte pulsierende Meerwasserströmung kann umgesetzt werden, um Arbeit zu leisten.

Das Hydrostatische Rohr läßt sich mit Vorteil verwenden in der Patentanmeldung vom gleichen Tage (internes Aktenzeichen P 2638), und zwar bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser aus relativ warmem Meerwasser.

Aufbau der Vorrichtung

Das Hydrostatische Rohr in einer seiner möglichen Ausführungsformen ist in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt.

Zur Orientierung sind in der Fig. 1 eine Meereswelle (1), das mittlere Meeresniveau (2) und der Meeresboden (3) eingetragen, ferner die Ausbreitungsrichtung der Meereswelle (X), die Meereswellenlänge (L), die Höhe eines Wellenbergs (+ δH), die Tiefe eines Wellentals (- δH), die mittlere Meerestiefe (T) und die Meerestiefe (H), in der die Wellenbewegung erloschen ist. Es gilt H < L/2.

Die linke Hälfte der Fig. 1 stellt das Hydrostatische Rohr so dar, wie es aussieht, wenn es von einem Wellenberg gestreckt wird, die rechte Hälfte der Fig. 1 so, wie es aussieht, wenn es von einem Wellental gestaucht wird.

Im Meeresboden (3) befindet sich ein Bohrloch (4), in dem ein Mast (5) eingelassen und befestigt ist. Der Mast (5) ragt oben über den Wellenberg hinaus. Das Hydrostatische Rohr (6) (7) ist mit der Befestigungsvorrichtung (9) fest am Mast (5) angebracht. Mit den Gleitvorrichtungen (10) kann es, wenn es gestreckt oder gestaucht wird, am Mast (5) entlanggleiten.

Am oberen Ende des Rohrs (6) (7) befindet sich ein Schwimmer (8), unmittelbar darunter eine obere Öffnung (11). Zwischen der oberen Öffnung (11) und der Befestigungsvorrichtung (9) befindet sich das Rohr (6) (7), welches sich wie in der Fig. 1 angedeutet, strecken oder stauchen läßt. Unterhalb der Befestigungsvorrichtung (9) befinden sich an der unteren Einlaßöffnung (12) ein Rückschlagventil 1 (13) und an der unteren Auslaßöffnung (14) ein Rückschlagventil 2 (15).

In dieser Ausführungsform ist das Rohr (6) (7) als dehn- und stauchbarer Schlauch ausgebildet, wie er in der Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Der Schlauch besteht aus einer elastischen Schlauchwand (16) mit äußeren ringförmigen Knicken (17) und inneren ringförmigen Knicken (18). In der Schlauchwand (16) sind starre Verstärkungsringe (19) eingelassen. Die Richtungen von Dehnung und Stauchung sind in der Fig. 2 durch Doppelpfeile (↕) angedeutet. Der Ruhezustand des Schlauchs ist derjenige, bei dem der Schlauch seine kürzeste Länge hat.

Außer der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform des Hydrostatischen Rohrs gibt es eine zweite Ausführungsform, bei der das Rohr starr ist. Das starre Rohr besitzt anstelle der ortsfesten Befestigungsvorrichtung (9) eine Gleitvorrichtung (10). Es gleitet daher, wenn es vom Seegang bewegt wird, als ganzes am Mast (5) auf und ab.

Eine dritte, vom Verfahren abweichende Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Fig. 1 und 2 dargestellten dehn- und stauchbaren Ausführungsform hauptsächlich dadurch, daß die obere Öffnung (11) geschlossen ist. Die unteren Öffnungen (12) und (14) des Rohres können in diesem Fall auch in einer geringeren Tiefe h < H unter dem mittleren Meeresniveau (2) liegen als der in der Fig. 1 angedeuteten Tiefe H.

Funktion der Vorrichtung

Bei Seegang strömt das Meerwasser im Bereich der unteren Öffnungen (12) und (14) des Rohrs abwechselnd nach oben und nach unten.

Dabei gilt für die Ausführungsformen mit offener oberer Öffnung (11) folgendes. Befindet sich der Schwimmer auf der unteren Halbwelle, dann wird eine bestimmte Menge Meerwassers durch die untere Einlaßöffnung in das Rohr hineingedrückt, befindet sich der Schwimmer auf der oberen Halbwelle, dann wird die gleiche Menge Meerwassers durch die untere Auslaßöffnung hinausgedrückt.

Für die verfahrensuntypische Ausführungsform mit geschlossener oberer Öffnung (11) gilt folgendes. Befindet sich der Schwimmer auf dem Weg nach oben, dann wird eine bestimmte Menge Meerwassers durch die untere Einlaßöffnung in das Rohr hineingezogen, befindet sich der Schwimmer auf dem Weg nach unten, dann wird die gleiche Menge Meerwassers durch die untere Auslaßöffnung hinausgedrückt.

Das Rohr wirkt somit in den drei beschriebenen Ausführungsformen wie eine Durchlaufpumpe für das in der Tiefe befindliche Meerwasser.

Claims

1. Vorrichtung zum Pumpen von Meerwasser, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Meer vertikal angebrachtes Rohr, welches oben mit einem Schwimmer versehen ist und dort eine unter Wasser befindliche Öffnung hat und welches unten je eine mit Rückschlagventilen bestückte Einlaßöffnung und Auslaßöffnung hat, von der Wellenbewegung des Seegangs mitbewegt wird, derart, daß mit Hilfe der Rückschlagventile von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung hin eine pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an einem in der Rohrachse befindlichen Mast angebracht ist, welcher im Meeresboden in einem Bohrloch verankert ist und welcher über die Meeresoberfläche hinausragt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die unteren Öffnungen der Vorrichtung in einer Meerestiefe befinden, in welcher die vom Seegang herrührende Bewegung des Meerwassers abgeklungen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr als elastischer Schlauch ausgebildet und derart in sich dehn- und stauchbar ist, daß es sich auf einen Teil seiner größten Länge verkürzen kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schlauchwand starre Verstärkungsringe eingelassen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch bei Einnehmen seiner kürzesten Länge kräftefrei ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch an seinem unteren Ende unbeweglich und ansonsten gleitend am Mast angebracht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der unteren Öffnungen der Vorrichtung über ein starres Rohr mit einer ortsfesten anderen Vorrichtung in Verbindung steht, in welcher eine gerichtete pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen werden soll.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr starr ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der unteren Öffnungen der Vorrichtung über einen beweglichen Anschlußschlauch mit einer ortsfesten anderen Vorrichtung in Verbindung steht, in welcher eine gerichtete pulsierende Meerwasserströmung hervorgerufen werden soll.

11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr oben geschlossen ist.

12. Verfahren zum Pumpen von Meerwasser, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzpotential erzeugt wird, welches dem Niveau des mittleren Seegangs entspricht, und gegenüber welchem Referenzpotential die Potentiale sowohl der oberen als auch der unteren Halbwellen des Seegangs genutzt werden, um kinetische Energie zu erzeugen.