<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Belüftung von Gewässern mit einer
Wasserstrahlpumpe, deren Ausströmdüse sich unter dem Wasserspiegel des Gewässers befindet und die Umgebungsluft ansaugt und mit dem dieser Wasserstrahlpumpe zugeführten Druckwasser vermischt, und mit einer kanalartig geformten feinperforierten Hülle, die unter dem Wasserspiegel angeordnet ist und einen Teilbereich des zu belüftenden Gewässers umgibt, in den hinein der
Ausströmstrahl der Wasserstrahlpumpe gerichtet ist, und die nach oben hin von einer gleichfalls unter dem Wasserspiegel angeordneten langgestreckten Haube aus luftdichtem Material überdeckt ist.
Eine Vorrichtung vorgenannter Art kann sowohl zum Belüften von natürlichen Gewässern, wie Teichen, Seen oder Wasserläufen, als auch zum Belüften wassergefüllter Becken od. dgl., welche auch Bestandteil von Kläranlagen sein können, eingesetzt werden. Das der Wasserstrahlpumpe unter verhältnismässig hohem Druck zugeführte Druckwasser wird dabei in der Ausströmdüse dieser Pumpe mit von dieser Pumpe angesaugter Umgebungsluft innig vermischt, wodurch günstige
Bedingungen für die Aufnahme dieser Luft in das Wasser geschaffen werden. Nach dem Austritt des solcherart mit Luft versetzten Wasserstrahl aus der Ausströmdüse der Wasserstrahlpumpe liegt dabei die Luft in Form feinster Bläschen im Wasser vor.
Die feinperforierte Hülle, in die hinein der Ausströmstrahl der Wasserstrahlpumpe gerichtet ist, vermag dabei die Lebensdauer dieser kleinen Luftbläschen wesentlich zu verlängern, wodurch die Sauerstoffaufnahme des Wassers erhöht wird, und es ergibt sich beim Hindurchtreten der kleinen Luftbläschen durch die feinper- forierte Hülle eine abermalige Intensivierung des Kontaktes der in den Bläschen vorliegenden
Luft mit dem Wasser. Die dann das freie Entweichen der Luftbläschen hindernde Haube fördert gleichfalls die Aufnahme des in den Luftbläschen enthaltenen Sauerstoffes durch das Wasser.
Es ist nun Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei der eine weitere wesentliche Verbesserung der Belüftungswirkung und damit auch eine weitere Verbesserung der Ausnutzung der für den Betrieb der Wasserstrahlpumpe aufgewendeten Energie erzielbar ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Firstbereich der kanalartig geformten Hülle mindestens in einem Teilabschnitt der Längserstreckung dieser Hülle, in Richtung der Ausströmung aus der Ausströmdüse gesehen, abfallend verläuft. Durch diesen Aufbau ergibt sich eine deutliche Erhöhung der Sauerstoffaufnahme des Wassers aus der mit der Wasserstrahlpumpe in das Wasser eingebrachten Luft, wobei diese vorteilhafte Wirkung, die zu einer besseren Ausnutzung der für das Einbringen der Luft in das Wasser aufgewendeten Energie führt, wahrscheinlich dahingehend erklärbar ist, dass durch diese Ausbildung der Hülle in dem von der Hülle umgebenen Bereich des Wassers unter dem Einfluss der Ausströmung der Wasserstrahlpumpe einerseits und unter dem Einfluss der aufsteigenden Luftbläschen anderseits,
die durch die Hüllenkonfiguration etwas in Gegenrichtung zum Strahl der Wasserstrahlpumpe umgelenkt werden, eine Strömung entsteht, die die Sauerstoffaufnahme begünstigt.
Die durch diese Konfiguration der Hülle erzielbare Verbesserung der Sauerstoffaufnahme ist von der Art und von der Menge der im zu belüftenden Wasser enthaltenen Fremdstoffe abhängig.
Verbesserungen der Sauerstoffaufnahme von über 20% konnten festgestellt werden.
Insbesondere für die Belüftung natürlicher Gewässer, deren Wasser sauerstoffarm ist, ist eine Ausführungsform vorteilhaft, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der abfallend verlaufende Abschnitt der Hülle, in Richtung der Ausströmung aus der Ausströmdüse gesehen, auf einen Abschnitt, in dem der Firstbereich der Hülle zum Wasserspiegel hin ansteigend verläuft, folgt, und dass vorzugsweise der Firstbereich der die kanalartig geformte feinperforierte Hülle überdachenden Haube über beiden Abschnitten der Hülle einen von der Ausströmdüse aus gesehen leicht ansteigenden Verlauf hat. Die dabei vorzugsweise vorgesehene Ausbildung der Haube, die eine fortlaufende Bewegung der durch die Hülle hindurchgetretenen Luftbläschen fördert, wirkt sich in vielen Fällen vorteilhaft in einer besonders guten Sauerstoffaufnahme des Wassers aus.
Besonders für den Einsatz zur Belüftung natürlicher Gewässer ist es weiters vorteilhaft, wenn man vorsieht, dass die Haube und die darunter angeordnete feinperforierte Hülle an einem langgestreckt ausgebildeten Schwimmkörper, der mehrere flutbare Kammern besitzt, angebracht sind.
<Desc/Clms Page number 2>
Diese Ausbildung ermöglicht es, durch entsprechend dosiertes Fluten der Kammern des Schwimm- körpers die Position und die Winkellage der Haube und der darunter angeordneten feinperforierten
Hülle entsprechend dem jeweils gewünschten Betriebsverhalten auf einfache Weise einzustellen bzw. das die Haube und die feinperforierte Hülle aufweisende Aggregat gewünschtenfalls auch auf den Grund des betreffenden Gewässers abzusenken. Es kann dabei durch ein entsprechend gezieltes Fluten der Kammern des Schwimmkörpers auch einem allfälligen, durch Ansammlung von Luftbläschen innerhalb der feinperforierten Hülle bzw. unterhalb der Haube entstehenden
Auftrieb entgegengewirkt werden.
Will man eine möglichst gleichmässige Belüftung eines grossen Wasservolumens erzielen, sieht man vorteilhaft eine Ausführungsform vor, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das der Wasserstrahlpumpe zuzuführende Druckwasser aus dem zu belüftenden Gewässers an einer
Stelle, die von der Ausströmdüse einen Abstand hat, der mehrmals so gross wie die Länge der
Haube ist, angesaugt und über eine Leitung und eine Druckpumpe der Wasserstrahlpumpe zugeführt wird, wobei bei einem Einsatz der Vorrichtung in einem fliessenden Gewässer die Ansaugstelle stromabwärts von der Wasserstrahlpumpe placiert ist.
Es kann erwähnt werden, dass die DE-OS 2133352 und die DE-OS 2357683 Techniken zur Belüftung bzw. Sauerstoffanreicherung von Gewässern beschreiben, bei denen Luft oder Sauerstoff über Rohr- oder Schlauchleitungen, welche mit porigen oder feinlöchrigen Auslässen versehen sind, in das zu belüftende Gewässer eingeleitet wird. Es wird bei diesen Techniken die Luft bzw. der Sauerstoff unmittelbar in Form kleinerer oder grösserer Bläschen in das Gewässer eingebracht und keinen weiteren Beeinflussungen mehr unterworfen. Es liegt dabei kein Einbringen der Luft mit einer Wasserstrahlpumpe und keine Beeinflussung der Luftaufnahme des Wassers des Gewässers mit einer kanalartig geformten Hülle vor.
Bei einer in der FR-PS Nr. 2. 382. 404 beschriebenen Technik wird zwar eine Wasserstrahlpumpe eingesetzt, um ein Luft-Wasser-Gemisch zu bilden, das zum Einbringen von Luft in zu belüftende Gewässer verwendet wird, aber es ist gemäss dieser FR-PS ein Kasten vorgesehen, der lediglich von der Wasserstrahlpumpe her mit Wasser angespeist wird, so dass in diesem Kasten kein Übergang der mit der Wasserstrahlpumpe gelieferten Luft auf das Wasser des zu belüftenden Gewässers erfolgt. Erst nach dem Austritt aus dem Kasten vermengt sich das mit der Wasserstrahlpumpe gelieferte Wasser-Luft-Gemisch mit dem Wasser des zu belüftenden Gewässers. Auch bei dieser Technik liegt keine Hülle vor, die das Wasser in diesem Bereich des Gewässers beeinflusst.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen dargestellter Beispiele weiter erläutert.
In den schematisch gehaltenen Zeichnungen zeigen : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung im Längsschnitt und Fig. 2, gleichfalls im Längsschnitt, ein anderes Ausführungsbeispiel.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist eine Wasserstrahlpumpe-l-vorgesehen, deren Ausströmdüse --2-- sich unter dem Wasserspiegel --3-- des zu belüftenden Gewässers befindet. Die Wasserstrahlpumpe --1-- saugt durch ein über den Wasserspiegel --3-- hinausragendes Rohr --4--, das an seinem oberen Ende einen geräuschdämpfenden Siebkopf --5-- trägt, Umgebungsluft an und vermischt sie mit dem der Wasserstrahlpumpe zum Betrieb zugeführten Druckwasser. Das Druckwasser wird dabei von einer Kreiselpumpe --6-- geliefert, die mit einem Elektromotor--7--, der über dem Wasserspiegel --3-- angeordnet ist, angetrieben wird.
Das von der Kreiselpumpe --6-- unter Druck gesetzte Wasser wird aus dem zu belüftenden Gewässer an einer von der Vorrichtung verhältnismässig weit entfernten Stelle angesaugt und über eine Rohrleitung-8-der Kreiselpumpe-6-zugeführt. Beim Einsatz dieser Vorrichtung in einem fliessenden Gewässer wird die Ansaugstelle für das der Wasserstrahlpumpe-l-zuzuführende Druckwasser, von der die zur Kreiselpumpe--6-führende Leitung-8-ausgeht, stromabwärts von der Wasserstrahlpumpe-l-placiert, so dass eine Aufstellung vorliegt, wie sie in Fig. 1 skizziert ist, wenn man die Strömung des Gewässers entsprechend dem Pfeil 9 annimmt.
Die Vorrichtung ist weiter mit einer kanalartig geformten Hülle --10-- versehen, die aus einem fein perforierten Material, z. B. einem engmaschigen Kunststoffnetz mit einer Maschenweite von zirka 0, 5 bis 1 mm, oder aus einer entsprechenden Siebplatte besteht. Der aus der Ausström- düse --2-- der Wasserstrahlpumpe --1-- austretende Strahl ist in den von der kanalartig geform-
<Desc/Clms Page number 3>
ten Hülle --10-- umgebenen Raum hinein gerichtet. Die Hülle --10-- ist nach oben hin von einer gleichfalls unter dem Wasserspiegel --3-- angeordneten langgestreckten Haube die aus luftdichtem Material, wie z. B. Blech, besteht, überdacht.
Der Firstbereich --12-- der kanalartigen Hülle --10-- hat einen, in Richtung der durch den Pfeil 14 versinnbildlichten Ausströmung aus der Ausströmdüse --2-- gesehen, abfallenden Verlauf.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung sind die feinperforierte Hülle --10-- und die Haube --11-- an einem Schwimmkörper --16-- ange- bracht, der mehrere getrennt voneinander flutbare Kammern --17, 18,20, 21-- aufweist.
Diese Kammern sind mit Flutungsventilen --22-- und Entlüftungsventilen --23-- ausgestattet, so dass der Auftrieb jeder einzelnen Kammer eingestellt und damit die Lage, die die im Wasser schwimmen-
EMI3.1
die Haube die aus gewellten Kunststoffplatten zusammengesetzt ist, sind im einzelnen an Streben --27--, die vom Schwimmkörper --16-- nach unten abstehen und die Verbindung zu einem Stützrahmen --28-- herstellen und an diesem Stützrahmen --28-- befestigt. Durch entsprechendes Fluten der Kammern des Schwimmkörpers --16-- kann der Auftrieb der Vorrichtung soweit vermindert werden, dass die Vorrichtung mit dem Stützrahmen --28-- am Grund des betreffen- den Gewässers zu stehen kommt.
An dem aus dem Schwimmer --16--, den Streben --27-- und dem Stützrahmen --28-- bestehen- den Gestell der Vorrichtung ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel auch die
Wasserstrahlpumpe-l-sowie die diese Wasserstrahlpumpe mit Druckwasser speisende Kreiselpumpe --6--, welche im vorliegenden Fall in Form einer mehrstufigen Tauchmotorpumpe, die mit dem Elektromotor --7-- zu einer Baueinheit integriert ist, angebracht. An diese Baueinheit ist ein Saugrohr angeschlossen, welches zu einer von der Vorrichtung abgelegenen Saugstelle führt. Die dem Wasser zuzumischende Luft wird der Wasserstrahlpumpe --1-- über das Luftansaugrohr dessen oberes Ende mit einem schalldämpfenden Siebkopf --5-- abgedeckt ist, zugeführt.
Die Ausströmdüse --2-- der Wasserstrahlpumpe --1-- ist langgestreckt ausgebildet und hat einen sich allmählich erweiternden Durchmesser, wobei die Länge dieser Ausströmdüse --2-grösser ist als das 5fache ihres mittleren Durchmessers, und es ist diese Ausbildung für die Aufnahme des in der dem Wasser zugeführten Luft befindlichen Sauerstoffs durch das Wasser von Vorteil.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die feinperforierte Hülle --10-von ihrem im Bereich der Wasserstrahlpumpe --1-- gelegenen Ende --30-- beginnend, in Richtung der Ausströmung aus der Ausströmdüse --2-- gesehen, zunächst einen ersten Abschnitt --31--, in dem ihr Firstbereich --12-- zum Wasserspiegel --3-- hin ansteigend verläuft, und es folgt darauf ein weiterer Abschnitt --32-- der Hülle --10--, in dem ihr Firstbereich --12-- einen abfallenden Verlauf hat. Auch dies ist für eine möglichst gute Aufnahme des Sauerstoffes, der in der dem Wasser mit der Wasserstrahlpumpe-l-zugeführten Luft vorliegt, durch das Wasser von Vorteil.
Der Firstbereich --15-- der die feinperforierte Hülle-10-überdachenden Haube-11- hat über beiden Abschnitten --31, 32-- der Hülle --10-- einen von der Ausströmdüse --2-aus gesehen leicht ansteigenden Verlauf, und es ist an dem der Ausströmdüse --2-- fernen Ende --33-- der Haube --11-- ein vom Firstbereich der Haube nach unten ragendes höhenverstellbares Staublech --34-- angeordnet, welches einen Teil des Querschnitts --35-- des von der Haube --11-- überdeckten Raumes abschliesst und damit das Entweichen der Luftbläschen, welche sich nach dem Durchtritt durch die Perforationen der Hülle --10-- unter der Haube-11gesammelt haben, verzögert.
Durch entsprechendes Einstellen des Staubleches --34-- kann dabei das Abströmen der unter der Haube --11-- angesammelten Luft, die bereits einen grossen Teil ihres Sauerstoffs an das Wasser abgegeben hat, dosiert werden.