[发明专利]用于在水中推动水的方法和泵

说明书

本发明涉及一种用于在一个水域中推动水的方法。

一个水域(诸如一个湖或一个海湾)不是一个孤立的生态系统，相反它非常依赖于该水域的大气环境以及该水域的周围区域的环境，该水域所接收的水来自于周围区域。

由于降雨而使水中加入了硫酸H₂SO₄和硝酸HNO₃，硫酸H₂SO₄和硝酸HNO₃，特别是在缺乏氧化钙的水域中能够形成一种动植物难于生存的环境。进而，细菌的降解能力降低以致于以腐质土成分形式存在的不能降解的有机物质量增大。

从周围区域流入到该水域的水通常带有一些从城市地区排放的污水，这些水中带有大量的养分(例如以亚硝酸盐和硝酸盐的形式存在的)，这样特别是藻类的生物活性大大地增加。从而，湖中的能见深度降低，水域底部的植物开始死亡。

在底层植物死亡的同时，该水域的供氧量也随之减少，从而使死去的有机物质不能完全腐烂，这样在该水域的底部中形成一个不腐烂有机物质层。特别是一个水域底部的环境有时是非常恶劣的以致于比较高级的有机体不能生存。该水域可被认为是“死”的。

但是，特别是一个相当深的水域的表面和底部的生存环境是大不相同的，所述水域在一个上部温暖区域和下部寒冷区域之间具有一个温变层。这样，在该水域的表面含氧量较高，而在比较深的水中含氧量较低。这种现象特别出现在温变层形成阶段中，在温变层形成阶段中没有足够的风使水能够有效地运动。

为了解决这个问题，人们进行了各种尝试，利用由电流或内燃机引擎驱动的机械泵以人工方式推动这样的水域。但是，对于处理极大量的水所消耗的这种能量是非常大的，另外，所用的在任何情况下都是利用可动机械部件操作的设备容易在工作中出现故障，因此需要经常在海下的艰苦环境中对所述设备进行检查和维护。因而，这种方法不能广泛地使用。

本发明的目的在于，提供一种结构简单且运行可靠的方法和泵，它们能够在无需消耗外部能量的前提下推动水。

本发明的第二个目的在于，利用这种推动方法以将预定的成分从水中排出。

本发明的第三个目的在于，利用这种推动方法以将所需的添加剂加入到水中。

这可利用本发明所涉及的新颖且独特的特征来完成，即将该水域的表面区域中的水波转换成旋流，将所述旋流向下引向该水域的底部。

所述旋流水用于将含氧量较高的表面水中的氧和水波中所附带的外界空气加入到含氧量较低的下部区域中。由于该旋流水相对于非旋流的水流具有较高的速度和较大的内能，因此表面水能够与底部水有效地混合。

本发明还涉及一种用于实现上述方法的泵。所述泵包括至少一个基本上沿着水平方向延伸的旋流管，所述旋流管最好浸没在该水域中并且具有一个纵向狭槽，所述泵还包括至少一个最好以曲线方式延伸的导流片，所述导流片具有一个上部前缘，所述上部前缘在操作中朝向一个水波波阵面，所述水波波阵面可能出现在该水域的表面区域中，所述导流片还具有一个下部后缘，所述下部后缘沿着所述狭槽延伸。以水波形式存在的水流到至少一个导流片中，流入到导流片中的水通过纵向狭槽沿切线方向流入到所述旋流管中，这样使所述水流在旋流管中以一种已知的方式剧烈的旋转，从而使所述水流在旋流管中形成旋流。

本发明所涉及的新颖且独特的技术特征在于，所述旋流管的每一个端部与一个浸没在水中的管相流通，所述浸没在水中的管向着该水域的底部向下延伸。该浸没在水中的管用于将在所述旋流管中旋流向下引入到需要与含氧量较高的表面水和外界空气混合的区域。

本发明所涉及的泵结构简单并且无需可动部件即可工作。因此能够可靠地运行并且长时间地工作，无需检查和维护。这种推动方法能够在不使用外部能量和无需很大的成本的条件下实施。该推动方法仅利用存在于水波中的动能和势能作为运行的能量。

一个流动的旋流所具有的奇特特征是，能够在不严重损耗能量或改变结构的情况下比较容易地改变方向。当所述旋流管和浸没在水中的管利用一个弯曲部分互连以使旋流改变方向时，这个优点能够以最佳的方式被保持，从而不会在转动的水中引起紊流。

在所述浸没在水中的管的开口下方，可放置一个碗形的阻挡件，所述阻挡件具有一个壁，在横截面中看过去，所述壁逐渐形成一个方向向上的中心点。所述碗使流出的旋流水转向以使水向上流动而不是向下流入到底部中，旋流进入水域的底部可能会因带起水底物质而使旋流受损，并因而使水受到污染。