<Desc/Clms Page number 1>
INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET LOSMAKEN EN WINNEN VAN
BAGGERMATERIAAL
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het losmaken en winnen van baggermateriaal omvattende een aandrijfas voor het roterend aandrijven van een snijkop, en een nabij de snijkop aangebrachte zuigbuis, waarbij de snijkop gedeeltelijk omgeven is door tenminste één kapvormige afscherming, welke afscherming ingericht is om het mengen van het losgemaakte baggermateriaal met het omgevende fluïdum tenminste gedeeltelijk te verhinderen.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het losmaken en winnen van baggermateriaal, waarbij materiaal wordt losgesneden door middel van een snijkop, en het losgesneden baggermateriaal vervolgens wordt aangezogen, en het losgesneden baggermateriaal tijdens het lossnijden tenminste gedeeltelijk afgeschermd wordt van het omgevende fluïdum teneinde menging daarmee te beperken.
Een dergelijke inrichting is bijvoorbeeld bekend uit EP 0 557 619. Dit document beschrijft een cuttersamenstel dat voorzien is van een kap 29 die zich op enige afstand van de messen bevindt. Hierdoor wordt bereikt dat het losgemaakte slib nagenoeg direct aan een omsloten ruimte wordt toegevoerd.
Bij een klassieke snijkopzuiger zal het losgesneden baggermateriaal vermengd worden met het omgevende water, en dit mengsel wordt vervolgens opgezogen. Door het roteren van de snijkop zal er ook een aanzienlijke opwoeling ontstaan in de onmiddellijke omgeving van de snijkop. In bepaalde gevallen, bijvoorbeeld wanneer het te winnen baggermateriaal verontreinigd is, is het wenselijk dat dit verontreinigde materiaal zo min mogelijk vermengd wordt met het omgevende water, teneinde enerzijds de milieuvervuiling als gevolg van de verspreiding
<Desc/Clms Page number 2>
van opgewoeld materiaal te beperken en anderzijds ook het totaal volume aan baggerspecie te minimaliseren door de hoeveelheid aan toegevoegd water te beperken.
De uitvinding heeft als doel een inrichting en werkwijze volgens de aanhef te verschaffen waarmee de menging van het baggermateriaal met het omgevende fluïdum gecontroleerd en in het bijzonder beperkt kan worden, waarmee de opwoeling van materiaal in de omgeving van de snijkop kan worden beperkt, en waarbij de afscherming in een geschikte stand kan worden geplaatst.
Daartoe onderscheidt de inrichting van de uitvinding zich doordat de tenminste één kapvormige afscherming een binnenen een buitenafscherming omvat, welke binnen- en buitenafscherming draaibaar gemonteerd zijn, en in radiale richting op een afstand van elkaar zijn gelegen. Op die manier kan een laag baggermateriaal worden verwijderd zonder dat deze noemenswaardig wordt gemengd met het omliggende fluïdum.
In het bijzonder in het geval van verontreinigd materiaal wordt op die manier het volume aan verontreinigde baggerspecie sterk gereduceerd waardoor de speciale stortplaatsen voor dergelijke specie efficiënter kunnen gebruikt worden. Op die manier zal ook de opwoeling van materiaal die door de roterende snijkop wordt gecreëerd, sterk kunnen gereduceerd worden waardoor de verspreiding van materiaal in de omgeving wordt geminimaliseerd.
Door de aanwezigheid van een binnen- en buitenafscherming kan, wanneer een relatief klein deel van het buitenoppervlak van de snijkop afgeschermd moet worden, de buitenafscherming gedeeltelijk of volledig onder de binnenafscherming worden gedraaid, zodat binnen- en buitenafscherming elkaar gedeeltelijk of volledig overlappen.
Uiteraard kunnen op een analoge manier ook meer dan twee kapvormige afschermingen worden gebruikt.
<Desc/Clms Page number 3>
Volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding is elke kapvormige afscherming draaibaar gemonteerd, en voorzien van instelmiddelen voor het in verschillende standen t.o.v. de zuigbuis fixeren van de afscherming.
Op die manier kan men afhankelijk van de richting waarin wordt gebaggerd, i. e. de bewegingsrichting van de snijkopzuiger, de of elke kapvormige afscherming in een geschikte stand plaatsen om het binnendringen van het omgevende water in de snijkop zoveel mogelijk te beperken. Een geschikte stand zal bijvoorbeeld deze zijn waarbij de afschermingen dit deel van de snijkop dat omgeven wordt door fluïdum, afschermt, i. e. in hoofdzaak de van de bewegingsrichting afgekeerde kant van de snijkop afschermt.
In een mogelijke variant omgeven de binnen- en buitenafscherming elk ongeveer een derde van het buitenoppervlak van de snijkop.
De grootte van de afscherming zal o. a. afhankelijk zijn van de minimale hoogte van de laag die men wenst te baggeren.
Indien heel dunne lagen moeten kunnen worden gebaggerd, zullen de binnen- en buitenafscherming in hun maximaal afschermende stand (i. e. bij een minimale overlap van binnen- en buitenafscherming) bijna het volledige buitenoppervlak van de snijkop moeten kunnen afschermen.
Tenminste één afscherming wordt bij voorkeur aan de buitenzijde voorzien van verstevigende elementen, zoals bijvoorbeeld zich in de asrichting uitstrekkende ribben, of schroeflijnig verlopende ribben. Deze geven een extra schadebestendigheid aan de afscherming in het geval van obstakels in de omgeving van de snijkop. Binnen het kader van de uitvinding zijn uiteraard vele andere uitvoeringsvormen van de verstevigende elementen denkbaar.
Voor elk afscherming kunnen aandrijfmiddelen zijn voorzien voor het instellen van de positie van de afscherming
<Desc/Clms Page number 4>
t.o.v. de zuigbuis. Deze aandrijfmiddelen kunnen dan vanuit bijvoorbeeld de stuurcabine van een baggerschip worden bediend om de afschermingen in de gewenste stand te plaatsen.
Het aansturen van de afscherming kan bij voorkeur automatisch gebeuren om de efficiëntie van het systeem te maximaliseren.
De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het losmaken en winnen van baggermateriaal met behulp van een baggerschip met een in een horizontaal vlak zwenkbare zwaaiarm waarop een inrichting volgens één van de hierboven beschreven uitvoeringen is gemonteerd, waarbij materiaal wordt losgesneden door middel van de snijkop, en het losgesneden baggermateriaal vervolgens wordt aangezogen, en het losgesneden baggermateriaal tijdens het lossnijden tenminste gedeeltelijk afgeschermd wordt van het omgevende fluïdum teneinde menging daarmee te beperken.
Op die manier zal de menging van het losgesneden materiaal met het omgevende fluïdum worden beperkt. Bovendien beperkt men op die manier beperkt eveneens de opwoeling veroorzaakt door de roterende snijkop worden, waardoor op een milieuvriendelijker manier kan worden gebaggerd.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de snijkop afgeschermd over in hoofdzaak het de snijkop omgevende deel waar fluïdum aanwezig is. Dit betekent dus dat de snijkop volledig wordt afgeschermd behalve ter hoogte van de aansnijding van het te baggeren materiaal.
Volgens een verder ontwikkelde uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het losgesneden materiaal aangezogen bij een debiet dat geregeld wordt in functie van het aangesneden volume. Wanneer de snijkop over een staplengte S aan een laag met een dikte H aan het baggermateriaal grenst, wordt bij voorkeur het aangesneden volume bepaald aan de hand van de laagdikte, de staplengte S, en de translatie-
<Desc/Clms Page number 5>
snelheid waarmee de snijkop zijdelings wordt bewogen in de richting van het te winnen baggermateriaal.
Op die manier kan men voorkomen dat water wordt opgezogen op het ogenblik dat de snijkop niet langer beweegt en er dus geen nieuw op te zuigen baggermateriaal voorhanden is. In het bijzonder aan het einde van een gebaggerde laag, wanneer de snijkop in de tegengestelde richting moet worden bewogen, laat een dergelijke regeling toe dat de positie van de afscherming wordt gewijzigd zonder dat baggermateriaal wordt aangezogen.
Ten slotte heeft de uitvinding eveneens betrekking op een baggerschip voorzien van een inrichting volgens de uitvinding.
De uitvinding zal verder worden toegelicht aan de hand van de tekening in bijlage en de onderstaande figuurbeschrijving waarin ondermeer een uitvoeringsvoorbeeld van een snijkopzuiger volgens de uitvinding zal worden geïllustreerd. De tekening toont : in figuur 1 een perspectivisch aanzicht van een baggerschip met een snijkopzuiger volgens de uitvinding; in figuur 2 een axiale doorsnede van de kop van een snijkopzuiger voorzien van een inrichting volgens de uitvinding; in figuur 3A een vooraanzicht van de kop van figuur 2A in een eerste baggerstand; in figuur 3B een vooraanzicht van de kop van figuur 2A in een tweede baggerstand; in figuur 3C een vooraanzicht van de kop van figuur 2A in een sleepstand; in figuur 4 een bovenaanzicht van het baggerschip van figuur 1 ter illustratie van de zwaaibeweging van de snijkopzuiger.
Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van een baggerschip met snijkopzuiger. Het getoonde schip omvat ondermeer een
<Desc/Clms Page number 6>
ladder 1, twee ankerpalen 3,4, een met de ladder 1 verbonden steunvoet 17 en een daaraan draaibaar bevestigde zwaaiarm 2.
Aan het uiteinde van de zwaaiarm 2 is een snijkop 5 aangebracht, en nabij de snijkop zijn zuigmiddelen voorzien die in hoofdzaak bestaan uit een zuigbuis 13 en een ladderpomp 8.
Het schip is verder voorzien van een stuurcabine 7, en een tweede pomp 14 voor het verder pompen van het gebaggerde materiaal naar een niet getoonde opslagplaats.
Bij het gebruik van de zwaaiarm 2 blijft het ponton stationair en beweegt enkel de zwaaiarm 2. Bij het stappen wordt de steunvoet 17 onderaan de ladder 1 gehesen en het ponton gaat vooruit op de twee palen 3,4.
Merk op dat het systeem met ladder, steunvoet en beweegbare zwaaiarm kan vervangen worden door een systeem met ladder en zijlieren. Bij het werken met zijlieren wordt tijdens het losmaken van de grond slechts één ankerpaal gebruikt. De tweede ankerpaal wordt gebruikt wanneer de eerste ankerpaal moet worden verplaatst.
Figuur 2 toont een axiale doorsnede van de kop van de snijkopzuiger. De snijkop 5 is door middel van een naaf 9 op de aandrijfas 11 gemonteerd. Langs de aandrijfas 11 is een zuigbuis 13 voorzien voor het aanzuigen van het door de snijkop 5 losgemaakte materiaal. Dit materiaal wordt door de zuigbuis 13 via de aanzuigleiding weggevoerd.
De snijkop 5 is omgeven door een kapvormige binnenafscherming 15 en buitenafscherming 16. Deze zijn beide draaibaar gemonteerd, en in verschillende standen instelbaar, zoals beter zal worden begrepen aan de hand van figuren 3A-C.
Figuur 3B toont de situatie waarin een laag L over een eerder kleine hoogte H wordt opgezogen, terwijl de snijkopzuiger in de richting van de pijl P1 beweegt. In dit geval overlapt de buitenafscherming 16 slechts voor een klein deel met de binnenafscherming 15, en wel zodanig dat de buitenaf-
<Desc/Clms Page number 7>
scherming zich in hoofdzaak uitstrekt tot aan de bovenkant van de te baggeren laag L.
Figuur 3C toont de situatie waarin een redelijk dikke laag (hoogte H) wordt gebaggerd in de richting van de pijl P1. De buitenafscherming is nu in hoofdzaak volledig over de binnenafscherming gedraaid, en schermt het de snijkop omgevende fluïdum volledig af van de snijkop.
Tenslotte toont figuur 3A de binnen- en buitenafscherming rond de snijkop wanneer deze verplaatst moet worden zonder een baggerbewerking uit te voeren. Merk op dat in deze stand, waarin de binnen- en buitenafscherming zich in de maximale afschermstand bevinden, het geheel steunt op de snijkop, en niet op de afscherming. Hierdoor zal de sterkere snijkop eerst in contact komen met eventuele op de bodem gelegen obstakels, en verkleint men het risico op beschadiging van de afschermingen.
Figuur 4 illustreert de beweging van de snijkopzuiger tijdens het baggeren. De snijkop beschrijft telkens een baan B op een cirkelsector. Wanneer de snijkop een uiteinde van deze baan bereikt, wordt deze naar voren bewogen via de ankerpalen 3,4. Voordat aan een volgende baan wordt begonnen, wordt de positie van de binnen- en buitenafscherming via aandrijfmiddelen gewijzigd, waarbij de nieuwe positie doorgaans ongeveer het spiegelbeeld is van de oude positie, teneinde in de tegengestelde richting een nieuwe laag baggermateriaal te verwijderen.
Tijdens deze omkering wordt tijdelijk geen nieuw materiaal losgesneden, en om te vermijden dat op dit ogenblik water zou worden opgezogen, moet het pompdebiet worden verlaagd.
Volgens een uitvoering van de werkwijze van de uitvinding wordt het pompdebiet geregeld in functie van het aangesneden volume, dat bepaald wordt aan de hand van de translatiesnelheid van de snijkop 5, de laagdikte H en de staplengte S van
<Desc/Clms Page number 8>
de snijkopzuiger. In het bijzonder wordt het pompdebiet proportioneel met dit volume geregeld, zodanig dat het pompdebiet nul is op het ogenblik dat het einde van de baan B wordt bereikt.
De beschermingsomvang van de uitvinding is niet beperkt tot de hierboven beschreven voorkeursuitvoeringsvorm, maar wordt in tegendeel bepaald door de hierna volgende conclusies.