BE1022524B1 - Inrichting, baggerinrichting en werkwijze voor het transporteren van in een vloeistof opgenomen materiaal - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een inrichting voor het transporteren van in een vloeistof opgenomen materiaal van een ingangszijde naar een hoger gelegen uitgangszijde., inrichting en overeenkomstige werkwijze voor het transporteren van een zich in een vloeistof bevindend materiaal van een ingangszijde naar een hoger gelegen uitgangszijde. De inrichting omvat een tussen de ingangszijde en de uitgangszijde verlopende steunconstructie ter ondersteuning van een afvoermiddel voor aan de ingangszijde aanwezig materiaal, waarbij het afvoermiddel twee in de richting van de uitgangszijde middels een mechanische aandrijving beweegbare draagwanden omvat waartussen het af te voeren materiaal wordt opgenomen. De uitvinding betreft eveneens een baggerinrichting voor het baggeren van bodemmateriaal onder water onder gebruikmaking van de inrichting, en een overeenkomstige werkwijze. De uitvinding laat toe in een vloeistof opgenomen materiaal af te voeren waarbij sedimentvervuiling wordt onderdrukt.

Description

Inrichting, baggerinrichting en werkwijze voor het transporteren van in een vloeistof opgenomen materiaal

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het transporteren van in een vloeistof opgenomen materiaal van een ingangszijde naar een hoger gelegen uitgangszijde. De uitvinding betreft eveneens een baggerinrichting voor het baggeren van bodemmateriaal onder water en een overeenkomstige werkwijze die gebruik maakt van de uitgevonden inrichting.

Het transporteren van een zich in een vloeistof bevindend materiaal van een ingangszijde naar een hoger gelegen uitgangszijde komt veelvuldig voor en dient zo efficiënt mogelijk plaats te kunnen vinden. Door het hoogteverschil tussen ingangs- en uitgangszijde is het niet eenvoudig aanzienlijk verlies van (o.a. de fijnere fractie van het) materiaal te voorkomen tijdens het transport. Verlies van dergelijk materiaal is economisch onwenselijk maar kan tevens leiden tot ongewenste vervuiling van de omgeving, bijvoorbeeld wanneer het te transporteren materiaal vervuild is met zware metalen of andere onzuiverheden. Dit nadeel is in het bijzonder groot bij baggerwerkzaamheden. Baggerwerkzaamheden zijn een gebruikelijk onderdeel van waterbouw activiteiten, zoals bijvoorbeeld bij havenontwikkeling, tunnelbouw, stedelijke uitbreiding, strandaanvulling, kustbescherming, installatie van energiecentrales, zoals windturbines, mijnbouw, milieuverbetering en dergelijke meer.

Bij het baggeren is het uiteraard van belang efficiënt te werk te gaan en met inzet van zo weinig mogelijk vermogen zoveel mogelijk bodemmateriaal weg te nemen per tijdseenheid. De laatste jaren wordt echter steeds meer nadruk gelegd op het effect van baggeren op het omliggende milieu, in het bijzonder de flora en fauna van in de nabijheid van de baggerwerkzaamheden gelegen natuurgebieden. Een belangrijk probleem hierbij vormt sedimentvervuiling (‘sediment spill’). Tijdens het uitgraven, baggeren, het transport en/of het storten van uitgegraven bodemmateriaal zal een deel als relatief fijn sediment in het water achterblijven. Dergelijke sedimentwolken kunnen het water sterk vertroebelen en deze verhoogde turbiditeit verstoort de natuurlijke omgeving. Bij hydraulisch transport van bijvoorbeeld kleihoudend bodemmateriaal, zal het transport weliswaar in gesloten buizen gebeuren, maar wordt het materiaal dusdanig opgemengd met het transportwater dat het materiaal bij het storten slechts met zeer veel inspanningen van het water kan worden gescheiden.

Onderhavige uitvinding stelt zich ten doel in een inrichting voor het transporteren van een zich in een vloeistof bevindend materiaal van een ingangszijde naar een hoger gelegen uitgangszijde te voorzien waarbij bovengenoemde nadelen niet of in verminderde mate optreden. In het bijzonder een inrichting te verschaffen die met voordeel kan worden toegepast bij het baggeren van bodemmateriaal onder water.

De uitvinding verschaft daartoe een inrichting volgens conclusie 1. De inrichting is ingericht voor het transporteren van in een vloeistof opgenomen materiaal van een ingangszijde naar een hoger gelegen uitgangszijde, en omvat een tussen de ingangszijde en de uitgangszijde verlopende steunconstructie ter ondersteuning van een afvoermiddel voor aan de ingangszijde aanwezig materiaal, waarbij het afvoermiddel twee in de richting van de uitgangszijde middels een mechanische aandrijving beweegbare draagwanden omvat waartussen het af te voeren materiaal wordt opgenomen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm bevindt zich tussen de draagwanden een meevoermiddel voor het materiaal.

Met de uitgevonden inrichting kan op efficiënte wijze een in een vloeistof opgenomen materiaal van laag naar hoog en omgekeerd worden getransporteerd zonder noemenswaardig verlies van materiaal. Tegelijkertijd gebeurt het transport mechanisch waardoor het materiaal niet in een vloeistofsuspensie dient te worden gebracht zoals nodig is voor hydraulisch transport.

Verlies van materiaal tijdens transport wordt verder verhinderd in een uitvoeringsvorm van de inrichting waarin tenminste één van de draagwanden tussen de ingangszijde en de uitgangszijde verloopt. De tenminste één draagwand strekt zich dan over nagenoeg de gehele lengte van het afvoermiddel uit, welk afVoermiddel zich volgens de uitvinding immers doorgaans zal uitstrekken tussen de ingangszijde en de uitgangszijde.

In een andere uitvoeringsvorm wordt de inrichting gekenmerkt doordat het meevoermiddel in de richting van de uitgangszijde beweegbaar is bevestigd aan de steunconstructie en middels een mechanische aandrijving wordt aangedreven. Het heeft voordelen wanneer de bewegingssnelheid van het meevoermiddel hierbij wordt afgestemd op de bewegingssnelheid van de draagwanden, waarbij een nagenoeg gelijke snelheid de voorkeur verdient. Een dergelijke uitvoeringsvorm beperkt slijtage.

De steunconstructie verloopt volgens de uitvinding tussen een ingangszijde waar het te transporteren materiaal zich bevindt, en een uitgangszijde waar het getransporteerde materiaal wordt opgeslagen en/of verder wordt getransporteerd. De steunconstructie kan op elke wijze worden verbonden met een draagconstructie die bijvoorbeeld een recipiënt voor het getransporteerde materiaal omvat. In een hieronder verder verduidelijkte baggerinrichting wordt de steunconstructie bijvoorbeeld bevestigd aan een draagconstructie in de vorm van een baggervaartuig. Hoewel de bevestiging van de steunstructuur aan de constructie star kan zijn heeft het de voorkeur een inrichting te verschaffen waarin de steunconstructie scharnierend rond een bij voorkeur horizontale as is verbonden met de constructie. Dit laat toe de steunstructuur onder verschillende hoeken met de verticale richting te plaatsen, inclusief een hoek van nagenoeg nul graden, zonder dat veel materiaal verloren gaat bij het transport. De voordelen van de uitvinding komen zodoende met name ook tot uitdrukking in van een scharnierende steunstructuur voorziene uitvoeringsvorm. Bij voorkeur bevindt de verbinding van de steunstructuur aan de draagconstructie zich ter hoogte van de uitgangszijde. In een uitvoeringsvorm van de hieronder verder verduidelijkte baggerinrichting verloopt de scharnierende steunconstructie tenminste gedeeltelijk onder water.

De mechanische aandrijving van de draagwanden van het afvoermiddel en/of van het meevoermiddel kan elke daartoe geschikte aandrijving omvatten. Een geschikte uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat een mechanische aandrijving in de vorm van aan de steunconstructie bevestigde rollen, waarbij tenminste één rol aandrijfbaar is, en waarbij de draagwanden en/of het meevoermiddel met de rollen beweegbaar zijn.

Ook de draagwanden van het afvoermiddel kunnen binnen brede grenzen worden gekozen, zolang de afvoer van het in de vloeistof opgenomen materiaal niet hydraulisch onder substantiële vermenging met water plaatsvindt. Een geschikte uitvoeringsvorm van de inrichting in dit kader omvat draagwanden in de vorm van een eindloze transportband. Een dergelijke draagwand laat een in hoofdzaak continue afvoer toe van het materiaal. Het kan hierbij voordelen hebben, in het bijzonder ook om iets steiler transport toe te laten, wanneer de transportband aan een dragend oppervlak is voorzien van tegenhoudmiddelen voor het materiaal, zoals bijvoorbeeld V-vormige ribben.

Hiertoe omvatten de draagwanden in een andere uitvoeringsvorm tenminste twee in tegengestelde omwentelingsrichting over elkaar meedraaiende transportbanden. In een dergelijk samenstel van twee of meer onderling gestapelde transportbanden lopen de transportbanden in hoofdzaak onderling evenwijdig. Door tenminste bovenop de dragende transportband een tweede transportband (in tegenovergestelde wijzerzin) mee te laten draaien wordt het in de vloeistof opgenomen materiaal in zekere mate gevangen tussen de twee transportbanden en met een hogere efficiëntie naar boven afgevoerd.

In een verdere uitvoeringsvorm verloopt een meevoermiddel tussen de draagwanden. Het meevoermiddel is ingericht om zich tussen de draagwanden bevindend materiaal mee te voeren.

In een geschikte uitvoeringsvorm omvat het meevoermiddel een door middel van kabels of kettingen met elkaar verbonden reeks schotten, bij voorkeur een touwladder. In een uitvoeringsvorm van het meevoermiddel verlopen de schotten in hoofdzaak dwars op de bewegingsrichting van de draagwanden. Om materiaalverlies zo veel mogelijk te voorkomen sluiten de schotten qua vorm zo goed mogelijk aan met tenminste één van de draagwanden, en bij voorkeur met allebei. Het heeft daarbij verdere voordelen wanneer de draagwanden zich in de dwars op de bewegingsrichting verlopende richting dichter naderen aan de zijranden, of zelfs in aanraking komen aan hun zijranden. Aldus wordt materiaalverlies via de zijranden verminderd. In een dergelijke uitvoeringsvorm hebben de schotten bij voorkeur eveneens een vorm waarvan de hoogte naar de zijranden toe afneemt.

Een uitvoeringsvorm die is voorzien van het meevoermiddel zorgt ervoor dat weinig of nagenoeg geen materiaal het afvoermiddel, en in het bijzonder de ruimte die is ingesloten door de draagwanden, kan verlaten.

Het meevoermiddel in de uitgevonden inrichting omvat in een uitvoeringsvorm een eindloze touwladder. Een dergelijke touwladder omvat in een uitvoeringsvorm één centrale en/of twee of meer op dwarse afstand van elkaar geplaatste eindloze kettingen of kabels waaraan dwarsschotten zijn aangebracht. De vorm van de dwarsschotten is bij voorkeur zodanig dat de dwarsschotten zo goed mogelijk aansluiten bij de draagwanden. Een geschikte mechanische aandrijving omvat twee of meer wielen waar overheen de eindloze kettingen of kabels verlopen, waarbij bij voorkeur tenminste één wiel aandrijfbaar is. De onderlinge afstand tussen de dwarsschotten in de bewegingsrichting kan afhankelijk van de eigenschappen van het materiaal worden gekozen.

In nog een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een inrichting verschaft waarbij het afvoermiddel tenminste aan een uitgangszijde is voorzien van een schraapinrichting. Hiermee kan ook meer kleverige ondergrond zoals klei worden opgevangen, en worden aiVoermiddelen en/of meevoermiddel ontdaan van eventueel aangehecht bodemmateriaal.

De uitvinding is eveneens gericht op een baggerinrichting die is ingericht voor het baggeren van bodemmateriaal onder water, en die een met een onderwaterbodem verankerbaar vaartuig omvat met een vanaf het vaartuig schuin naar beneden in het waterlichaam positioneerbare ladder, die aan het vrije uiteinde ervan is voorzien van tenminste één roterend snijwerktuig, waarbij de baggerinrichting is voorzien van een transportinrichting volgens de uitvinding.

Een bekende inrichting voor het baggeren van een onderwaterbodem wordt beschreven in NL-1031253. De bekende snijkop is een rond een hartlijn roteerbaar omwentelingslichaam, gevormd door een basisring en een op afstand daarvan en concentrisch ermee geplaatste naaf, waartussen zich een aantal armen uitstrekken, die zijn voorzien van snijwerktuigen, zoals tanden. Tussen de armen bevinden zich doorgaande openingen waarlangs de gebaggerde ondergrond kan worden afgevoerd. De snijkop wordt toegepast in combinatie met een snijkopzuiger (ook wel aangeduid met cutterzuiger). Een snijkopzuiger omvat een vaartuig dat door middel van spudpalen wordt verankerd in de ondergrond. De verankering vangt de tijdens het baggeren optredende reactiekrachten op en leidt deze door naar de ondergrond. Aan de ladder van de snijkopzuiger is een zuigleiding bevestigd die in verbinding staat met de snijkop en waarlangs de gebaggerde ondergrond, vermengd met water, verwijderd wordt. Bij het baggeren wordt de snijkop in rotatie gebracht en met ladder en zuigleiding onder een doorgaans schuine hoek onder water gelaten, totdat deze de bodem raakt. De snijkop wordt vervolgens in draaiende toestand door de bodem gesleept door de ladder met behulp van lieren alternerend van bakboordzijde naar stuurboordzijde te verhalen, waarbij de snijkop een zijwaartse zwaaibeweging maakt. Door de snijkopzuiger telkens over een bepaalde afstand te verleggen en de bovengenoemde zwaaibeweging te herhalen kan een volledig bodemoppervlak worden gebaggerd. De zuigleiding staat in verbinding met een pomp die het baggermengsel vervolgens door een persleiding naar een langszij afgemeerde bak of rechtstreeks naar een stortzone verpompt.

Het hydraulische transport van de bekende snijkopzuiger heeft als nadeel dat, afhankelijk van de ondergrond, relatief veel fijne klei en slibdeeltjes in een waterige suspensie worden gebracht waaruit deze deeltjes slechts met veel moeite en / of tijd terug kunnen worden verwijderd. Dit kan bij het laden van bakken of bij het oppersen in de stortzone relatief veel sedimentvervuiling opleveren. Deze techniek kan daarom niet altijd worden ingezet in de nabijheid van natuurgebieden.

Onderhavige uitvoeringsvorm van de uitvinding verschaft een baggerinrichting die bovengenoemde nadelen niet of althans minder vertoont.

In een uitvoeringsvorm van de baggerinrichting is de steunconstructie dusdanig aangebracht dat de ingangszijde zich ter hoogte van het roterend snijwerktuig bevindt en de uitgangszijde ter hoogte van het dek van het vaartuig uitmondt.

Een geschikte uitvoeringsvorm van de baggerinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat het roterende snijwerktuig een doorlaat omvat voor uitgegraven bodemmateriaal, op welke doorlaat de ingangszijde van het afvoermiddel voor het uitgegraven bodemmateriaal aansluit.

Op deze wijze kan door het snijwerktuig opgebaggerd bodemmateriaal via de doorlaat direct aan de ingangszijde van het afvoermiddel worden toegevoerd waardoor bodemmateriaalverlies wordt voorkomen.

Het roterende snijwerktuig kan in beginsel elk snijwerktuig omvatten dat in staat is bodemmateriaal uit te graven. In een uitvoeringsvorm kan het tenminste één roterend snijwerktuig een rond een hartlijn roteerbaar omwentelingslichaam omvatten, dat is gevormd door een basisring en een op afstand daarvan en concentrisch ermee geplaatste naaf, waartussen zich een aantal steunarmen uitstrekken, die zijn voorzien van snijwerktuigen, bijvoorbeeld in de vorm van beitels.

In een andere, meer voordelige uitvoeringsvorm omvat het roterend snijwerktuig een graafwiel, waarbij het graafwiel een om een horizontale as draaibaar aangedreven wiel omvat, dat aan de buitenomtrek is voorzien van een reeks over de omtrek verdeeld aangebrachte graafschoepen met een in de draairichting naar voren gerichte inlaatopening, en waarbij de buitenomtrek van het wiel de doorlaat omvat voor het uitgegraven bodemmateriaal, op welke doorlaat de ingangszijde van het afvoermiddel voor het uitgegraven bodemmateriaal aansluit.

Door het roterend snijwerktuig te combineren met het bij voorkeur van het meevoermiddel voorziene afvoermiddel voor het uitgegraven bodemmateriaal wordt een lagere sedimentvervuiling bereikt dan met de bekende snijkopzuiger het geval is. Daarnaast kan hiermee, in het bijzonder op grotere dieptes en bij hardere ondergronden, met een hogere efficiëntie dan andere mechanische graaftuigen zoals baggerkranen of emmerbaggermolens worden gewerkt. De uitgevonden inrichting wordt dan ook met voordeel toegepast in een werkwijze voor het baggeren van bodemmateriaal onder water, die de stappen omvat van het verschaffen van een uitvoeringsvorm van de uitgevonden baggerinrichting; het schuin naar beneden onder water laten zakken van de steunconstructie zodat de ingangszijde zich ter hoogte van het roterend snijwerktuig bevindt en de uitgangszijde ter hoogte van het dek van het vaartuig uitmondt; het losmaken van het bodemmateriaal door het roteren van het snijwerktuig; het via de doorlaat van het snijwerktuig afvoeren van gebaggerd bodemmateriaal naar de draagwanden van het afvoermiddel; en het middels aandrijven van de draagwanden transporteren van het gebaggerde bodemmateriaal, waarbij het meevoermiddel ervoor zorgt dat een substantieel deel van het bodemmateriaal met de draagwanden wordt meegevoerd.

In het kader van deze aanvrage wordt met een substantieel deel van een hoeveelheid een deel aangeduid dat tenminste 80%, met meer voorkeur tenminste 85%, en met de meeste voorkeur tenminste 90 % bedraagt van de hoeveelheid.

De hogere efficiëntie van de uitgevonden baggerinrichting ten overstaande van de bekende baggerkranen, in het bijzonder op grotere dieptes, volgt hieruit dat de onderhavige uitvinding een vrijwel continu graafproces toelaat. Bij het gebruik van baggerkranen is het graafproces slechts een onderdeel van de baggercyclus. Een relatief groot deel van de cyclus wordt immers besteed aan het verplaatsen (hijsen, zwaaien, vieren) en storten van de gebaggerde ondergrond en graaflepel. Naarmate dieper moet worden ontgraven, wordt het aandeel van het graafproces in de baggercyclus steeds kleiner en de baggercyclus dus minder efficiënt. Ten overstaan van baggerkranen kan met onderhavige uitvinding bovendien een veel betere baggertolerantie worden verkregen wat, bijvoorbeeld bij het baggeren van tunnelsleuven, erg belangrijk is. Door de verbeterde baggertolerantie wordt de efficiëntie bovendien verder verhoogd omdat het uitgraven van teveel ondergrond wordt vermeden. Een tweede draagwand en het meevoermiddel hebben hierbij een gunstige invloed op de efficiëntie.

Volgens de uitvinding wordt de aandrijving voor het graafproces en de aandrijving voor het (voornamelijk verticaal) transport van de gebaggerde ondergrond ontkoppeld. Bij een emmerbaggermolen is het beschikbare graafvermogen relatief beperkt, omdat de krachten voor het graafproces immers dienen te worden overgebracht door het aandrijfwiel van de emmer ketting, door de emmerketting zelf en beurtelings door elk van de emmers. Het gebruik van grotere graafVermogens zou vereisen dat elk van deze onderdelen zou moeten worden verzwaard, wat zou leiden tot een buitensporig zware en dure constructie. Een verder voordeel van de uitgevonden baggerinrichting is dat de snelheden van het roterend snij werktuig (de rotatiesnelheid) en deze van het afvoermiddel (de afvoersnelheid) onafhankelijk van elkaar kunnen worden gekozen. Dit verhoogt de efficiëntie verder.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de baggerinrichting een op pompmiddelen aangesloten zuigleiding, die zich uitstrekt vanaf het vaartuig tot in de nabijheid van de ingangszijde van het afvoermiddel. Een dergelijke zuigleiding laat toe eventueel van het afvoermiddel afkomstig bodemmateriaal, dat zich ter hoogte van de ingangszijde heeft verzameld, op te zuigen en naar het vaartuig af te voeren. De zuigleiding kan bovendien een lichte onderdruk creëren ter hoogte van de ingangszijde en het roterende snijwerktuig, waardoor een instroom door het snijwerktuig kan ontstaan die de turbiditeit in de omgeving verder kan verminderen. Om genoemde effecten te bereiken kunnen de dwarsdoorsnede van de zuigleiding en het door de pompmiddelen opgebrachte vermogen en debiet beduidend lager zijn dan de bij een snijkopzuiger gebruikelijke dwarsdoorsneden en vermogens van zuigleiding, respectievelijk pompmiddelen, bijvoorbeeld minder dan 25%.

De baggerinrichting volgens de uitvinding omvat in een geschikte uitvoeringsvorm één snijwerktuig dat om een horizontale as draaibaar is, en in het bijzonder een graafwiel dat één om een horizontale as draaibaar aangedreven wiel omvat, dat aan de buitenomtrek is voorzien van een reeks over de omtrek verdeeld aangebrachte graafschoepen met een in de draairichting naar voren gerichte inlaatopening, en waarbij de buitenomtrek van het wiel een doorlaat omvat voor uitgegraven bodemmateriaal. De draaiingsas van het wiel is in hoofdzaak horizontaal waarmee wordt bedoeld dat deze as evenwijdig verloopt aan het wateroppervlak. De draaiingsas kan daarbij in het vlak van de ladder liggen waaraan het graafwiel is bevestigd, maar strekt zich bij voorkeur loodrecht uit op dit vlak. Het snijwerktuig kan eveneens in de asrichting van de ladder snijden, maar in een dergelijke uitvoeringsvorm is het nodig (inwendig in de graafmrichting) een relatief kort mechanisch opvoermiddel, zoals bijvoorbeeld een Archimedesschroefdeel, op te nemen om het gebaggerde materiaal tot op het afvoermiddel te brengen.

In een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt een baggerinrichting verschaft die twee aan weerszijden van de ladder aangebrachte snijwerktuigen, bij voorkeur graafwielen omvat. Met een dergelijke inrichting kan in sommige omstandigheden de productiebreedte worden opgevoerd, in het bijzonder wanneer de snijwerktuigen in een richting over de onderwaterbodem worden bewogen die afwijkt van de richting waarin hun (gemeenschappelijke) draaiingsas verloopt. Ook bieden meer snijwerktuigen een betere afscherming en bescherming voor het van het afvoermiddel.

Een graafwiel van een uitvoeringsvorm van de uitgevonden baggerinrichting omvat een om een horizontale as draaibaar wiel, dat aan de buitenomtrek is voorzien van een reeks aangebrachte graafschoepen. Het aantal graafschoepen kan gekozen worden naar gelang de omstandigheden en zijn bij voorkeur gelijkmatig verdeeld over de omtrek. De graafschoepen kunnen de vorm van emmers hebben waarbij graafschoepen die in radiale doorsnede van het wiel in wezen Uvormig zijn de voorkeur verdienen. Hierbij sluiten de benen van de U-vorm aan op de genoemde buitenomtrek. Dergelijke graafschoepen ontberen een bodem wat de afvoer van het uitgegraven bodemmateriaal vergemakkelijkt. Voor de afvoer is in de buitenomtrek over bij voorkeur de gehele lengte tussen de benen van de schoepen een doorlaat voorzien waarop een in het wiel naar binnen stekende opvangeenheid aansluit, die op zijn beurt aansluit op een ingangszijde van een afvoermiddel, bijvoorbeeld in de vorm van een aantal aangedreven emmers.

Het snij werktuig, bij voorkeur het graafwiel, kan in werking dusdanig roteren dat de graafschoepen van onder naar boven werken maar een tegenovergestelde richting is ook mogelijk. Tijdens het in bedrijf zijn van de inrichting dient het vaartuig met de ladder waaraan zich het snijwerktuig bevindt op zijn plaats te worden gehouden om op nauwkeurige wijze te kunnen uitgraven. Bij betrekkelijk geringe diepten kan de verankering plaatsvinden door het neerlaten van spudpalen en/of kabels. Bij grotere dieptes (bijvoorbeeld meer dan -35 beneden het wateroppervlak) heeft het gebruik van kabels de voorkeur. De optredende reactiekrachten werken (afhankelijk van de draairichting van het roterende snijwerktuig) zowel naar beneden, waarbij de neiging ontstaat het vaartuig dieper in het water te trekken, als in horizontale richting, waarbij de neiging ontstaat het snijwerktuig buiten aangrijping met de te bewerken onderwaterbodem te brengen. Met spudpalen zijn de horizontale reactiekrachten doorgaans goed op te nemen, maar bij grotere dieptes worden de buigmomenten op de spudpaal erg groot, waardoor het gebruik van een spudpaal niet langer economisch is. Gebleken is dat de inrichting volgens de uitvinding zich ook met kabels goed laat stabiliseren.

Een eenvoudige uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de vanaf het vaartuig schuin naar beneden in het waterlichaam positioneerbare ladder het afvoermiddel omvat, bij voorkeur voorzien van het meevoermiddel. De ladder en het afvoermiddel maken dan deel uit van dezelfde constructie, die bijvoorbeeld een vakwerkstructuur omvat, waarin de draagwanden van het afvoermiddel en bij voorkeur ook het afvoermiddel zijn opgenomen.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een inrichting verschaft waarbij de uitgangszijde van het afvoermiddel aansluit op een tweede afvoermiddel, dat zich aan dek van het vaartuig bevindt. Dit maakt een quasicontinue afvoer van uitgegraven bodemmateriaal mogelijk, welke afvoer nog verder wordt vergemakkelijkt door een uitvoeringsvorm waarbij het tweede afvoermiddel een middels een mechanische aandrijving aangedreven draagwanden omvat.

Een verdere uitvoeringsvorm van de baggerinrichting volgens de uitvinding omvat een inrichting waarbij het tweede afvoermiddel zich in de dwarsscheepse richting van het vaartuig uitstrekt, en in de dwarsscheepse richting transleerbaar is. Het heeft dan voordelen wanneer de inrichting verder een tenminste aan één zijde van het vaartuig aangemeerd afvoervaartuig voor het uitgegraven bodemmateriaal omvat, waarbij een uiteinde van het tweede afvoermiddel aansluit op een beun van het afvoervaartuig.

Met de hierboven beschreven uitvoeringsvorm van de uitgevonden baggerinrichting kan op efficiënte en milieuvriendelijke wijze een onderwaterbodem worden uitgegraven waarbij in een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding het vaartuig wordt verankerd met de onderwaterbodem door het neerlaten van een spudpaal van het vaartuig, en het graafwiel over en in de bodem wordt bewogen door het vaartuig met behulp van lieren alternerend van bakboordzijde naar stuurboordzijde te verhalen waarbij het vaartuig rond de spudpaal roteert en het graafwiel een zijwaartse zwaaibeweging maakt.

In een alternatieve uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het vaartuig verankerd met de onderwaterbodem door het met de bodem aan laten grijpen van middels ankertouwen met het vaartuig verbonden ankers, en het graafwiel over en in de bodem wordt bewogen volgens een traject dat wordt bepaald door verhalen van het vaartuig met de ankertouwen.

Beide werkwijzen maken het mogelijk een onderwaterbodem uit te graven zonder veel sedimentvervuiling te veroorzaken. Een verder voordeel van de inrichting en werkwijze volgens de uitvinding is dat de diepte van de uitgraving zeer nauwkeurig kan worden uitgevoerd, waardoor de uitgegraven onderwaterbodem een relatief goed gedefinieerd en vlak oppervlak vertoont. Dit belangrijke voordeel vermijdt de onnodige aanvoer van duur waterbouwmateriaal. Zo zal het voor een tunnelbouwfundering benodigde grindbed bijvoorbeeld minder grindaanvoer vergen dan met de bekende werkwijze het geval is.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvorm die geschikt is voor het baggeren van bodemmateriaal onder water, onder verwijzing naar de bijgevoegde figuren. De uitvinding is echter niet beperkt tot dit specifieke uitvoeringsvoorbeeld. In de figuren toont figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding; figuur 2 een schematisch bovenaanzicht van een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding; figuur 3 een schematisch aanzicht in perspectief van een uitvoeringsvorm van een graafwiel volgens de uitvinding; en tenslotte figuur 4 een schematisch zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding in meer detail.

Onder verwijzing naar figuren 1 en 2 wordt een inrichting 1 getoond voor het baggeren van bodemmateriaal 2 onder de waterspiegel 3. De getoonde uitvoeringsvorm omvat een vaartuig 4 dat door middel van spudpalen 5 met de onderwaterbodem 2 is verankerd (de achterste spudpalen 5 fungeren als hulp om het vaartuig tijdelijk te verankeren). Het vaartuig is verder voorzien van een onder een schuine hoek 6 - vanaf een uitgangszijde 130 naar een lager gelegen ingangszijde 131 voor het bodemmateriaal - in het waterlichaam 7 gepositioneerde ladder 8. De ladder is aan het vrije uiteinde ervan voorzien van tenminste één graafwiel 10, en verder van een steunconstructie met een afvoermiddel en een meevoermiddel, en wel dusdanig dat de ingangszijde 131 zich ter hoogte van het graafwiel 10 bevindt en de uitlaatzijde 130 ter hoogte van het dek van het vaartuig uitmondt. De steunconstructie omvat in de getoonde uitvoeringsvorm een uit onderling verbonden trek- en drukstaven 80 opgebouwde vakwerkconstructie 800. Aan het andere eind van de ladder 8 is deze draaibaar rond een as 9 verbonden met het vaartuig 4. De ladder 8 kan rond de horizontale as worden geroteerd door middel van kabels 11 die bijvoorbeeld met op het dek aanwezige lieren kunnen worden aangehaald (waarbij de ladder 8 wordt opgehaald en de hoek 6 verkleint) of gevierd (waarbij de ladder 8 wordt neergelaten en de hoek 6 vergroot). Met de ladder 8 wordt de steunconstructie mee geroteerd rond een horizontale as.

De ladder 8 omvat verder een meer in detail in figuur 4 getoond afvoermiddel voor het uitgegraven bodemmateriaal in de vorm van een middels mechanische aandrijving 12a aangedreven eerste draagwand voor het bodemmateriaal in de vorm van een eerste transportband 13 a, die in de aangegeven omwentelingsrichting 14a uitgegraven bodemmateriaal van de lager gelegen ingangszijde 131 schuin opwaarts naar de hoger gelegen uitgangszijde 130 transporteert. Het afvoermiddel omvat verder een tweede draagwand in de vorm van een tweede transportband 13b, die wordt aangedreven door een mechanische aandrijving 12b, en die in een aan de omwentelingsrichting 14a tegengestelde omwentelingsrichting 14b over de eerste transportband 13a verloopt. De tweede transportband 13b zorgt voor een beter transport van het bodemmateriaal van de ingangszijde 131 naar de uitgangszijde 130. De eindloze transportbanden (13a, 13b) verlopen over ter hoogte van de ingangs- en uitgangszijde opgestelde wielen (21a, 21b) waarvan er tenminste één wordt aangedreven door de aandrijvingen (12a, 12b). Verder verlopen de transportbanden (13a, 13b) langs optionele geleiderollen (22a, 22b) en steun- en aandrukrollen. De transportbanden (13a, 13b) zijn desgewenst aan hun dragend (naar het meegevoerde bodemmateriaal gekeerde) oppervlak voorzien van V-vormige ribben 15 die het naar beneden schuiven van bodemmateriaal tegenhouden. Verder zijn de transportbanden (13a, 13b) in de dwars op de beweegrichting verlopende richting bij voorkeur enigszins komvormig zoals getoond in de inzet van figuur 4, welke inzet deze dwarsdoorsnede toont. Van boven naar beneden toont de inzet van figuur 4 de in hoofdzaak horizontaal verlopende platte terugvoerkant van de bovenste transportband 13b, op regelmatige afstanden, bijvoorbeeld om de paar meter in de bewegingsrichting, verspreid boven en/of onder de respectievelijke transportbanden geplaatste geleiding- en aandrukrollen 22b voor de bovenste transportband, de geplooide, materiaalvoerende kant van de bovenste transportband 13b (waaronder zich het te transporteren materiaal bevindt), een meevoermiddel in de vorm van dwarsschot 42, zie hieronder) met twee verbindingspunten voor kettingen 41, een bovenkant van de onderste transportband 13a (waarop het materiaal rust), geleiderollen 22a ter ondersteuning van de onderste transportband (opnieuw verspreid opgesteld over de lengte van de band), en de terugvoerkant van de onderste transportband 13a.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is de vakwerkconstructie 800 verder voorzien van een meevoermiddel in de vorm van een tussen de ingangszijde 131 en de uitgangszijde 130 verlopende eindloze touwladder 40. De touwladder 40 is in de richting van de uitgangszijde 130 beweegbaar bevestigd aan de vakwerkconstructie 800 die in figuur 4 voor de duidelijkheid niet wordt getoond. De touwladder 40 omvat één centrale of twee of meer op dwarse afstand van elkaar geplaatste eindloze kettingen 41 waartussen dwarsschoten 42 zijn aangebracht (zie figuur 3). De tussen beide kettingen 41 en twee opvolgende dwarsschoten 42 omsloten ruimtes 43 vormen doorlaatopeningen voor water en bodemmateriaaldelen die klein genoeg zijn om door de doorlaatopeningen 43 te glippen. De eindloze kettingen 41 van de touwladder 40 verlopen over ter hoogte van de ingangs- en uitgangszijde opgestelde wielen 44 waarvan er tenminste één wordt aangedreven door een geschikte mechanische aandrijving 45. De hoogte van de dwarsschotten 42 is dusdanig dat de dwarsschotten 42 goed aansluiten op de dragende naar het bodemmateriaal gerichte oppervlakken van de eindloze transportbanden (13a, 13b). Het zal duidelijk zijn dat de doorlaatopeningen 43 ook op een andere wijze gevormd kunnen worden dan de hier geschetste, bijvoorbeeld door de dwarsschoten 42 te overbruggen met in de langsrichting van de eindloze kettingen 44 verlopende (niet getoonde) schotten, De touwladder 40 kan desgewenst stationair zijn opgesteld, of eventueel in een aan de transportrichting tegengestelde richting worden bewogen. Doorgaans beweegt het meevoermiddel in de vorm van touwladder 40 mee met de transportband 13a. De transportbanden (13a, 13b) en de touwladder 40 zijn desgewenst tenminste aan de uitgangszijde 130 voorzien van een schraap- of schoonspuitinrichting, op de tekening aangegeven in de vorm van schraapmessen 46. Volgens de uitvinding kunnen de transportbanden aan beide zijranden zijn voorzien van opstaande randen en/of kunnen zij opstaande dwarse schotten omvatten. Dergelijke transportbanden hebben het nadeel dat ze niet afgeschraapt kunnen worden, en dus met klei verstopt kunnen geraken.

In de in figuur 2 getoonde uitvoeringsvorm sluit de uitgangszijde 130 van de transportband 13 eventueel via een niet getoonde trechter aan op een tweede afvoermiddel in de vorm van transportband 16. Deze bevindt zich aan dek van het vaartuig 4 en strekt zich in de dwarsscheepse richting 17 van het vaartuig 4 uit. De transportband 16 is bij voorkeur in de dwarsscheepse richting 17 transleerbaar, zowel naar stuurboord als naar bakboord, zoals schematisch aangegeven met de dubbele pijl 18. De translatie van de transportband 16 laat toe een uiteinde 180 van de transportband 16 aan te laten sluiten op het beun 19 van een afvoervaartuig 20, dat aan één zijde van het vaartuig 4 is aangemeerd en dat het uitgegraven bodemmateriaal kan ontvangen. Door de inrichting volgens de uitvinding uitgegraven, relatief droog bodemmateriaal kan door het afvoervaartuig 20 eenvoudig worden gevoerd naar een reclamatiegebied. Doordat het bodemmateriaal relatief droog is zal het storten ervan in het reclamatiegebied relatief weinig sedimentvervuiling met zich meebrengen. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk de afvoervaartuigen 20 tegen een kade af te meren en daar met kranen leeg te scheppen.

Onder verwijzing naar figuur 3 zal nu in meer detail een graafwiel 10 volgens de uitvinding worden beschreven. Het getoonde graafwiel 10 is door middel van een draagstructuur 105 met het ondereinde van de ladder 8 verbonden en omvat een om een horizontale as 101 draaibaar aangedreven wiel 102, dat aan de buitenomtrek ervan is voorzien van een reeks over de omtrek verdeeld aangebrachte graafschoepen 103 met een in de draairichting 104 naar voren (naar boven) gerichte inlaatopening 105. De graafschoepen 103 hebben in radiale doorsnede (volgens het vlak 107) van het wiel 102 de vorm van een U, waarbij de benen van de U-vorm aansluiten op de genoemde buitenomtrek. De graafschoepen 103 zijn dus niet voorzien van een bodem maar lopen wat taps toe om het uitvallen van uitgegraven bodemmateriaal te bemoeilijken. Voor de afvoer van het in de graafschoepen 103 aanwezige bodemmateriaal is in de buitenomtrek van het wiel 102 over bij voorkeur de gehele lengte tussen de benen van de schoepen 103 een doorlaat 106 voorzien waarop een in het wiel 102 naar binnen stekende opvangeenheid 108 aansluit. Het bodemmateriaal wordt uit de graafschoepen 103 geduwd door een afduwlip 109 die zich in hoofdzaak volgens de omtreksrichting van het wiel 102 uitstrekt. Het uit de schoepen 103 geduwde bodemmateriaal komt in de opvangeenheid 108 terecht, die op haar beurt aansluit op een ingangszijde 131 van het afvoermiddel 13 dat in de in figuur 3 getoonde uitvoeringsvorm draagwanden (13a, 13b) omvat met daartussen een meevoermiddel 40 in de vorm van een reeks met een mechanische aandrijving verbonden dwarsschotten 42, waarbij de mechanische aandrijving tussen twee (niet getoonde) tandwielen verlopende eindloze kettingen 41 omvat, waarbij tenminste één tandwiel is aangedreven. De bovenste transportband 13b is ter hoogte van de invoeropening iets naar boven afgebogen. Door het afbuigen van de bovenste transportband 13b vormt deze tezamen met de onderste transportband 13a ter hoogte van de invoeropening een opengesperde trechter of muil waardoor het materiaal makkelijker wordt opgenomen tussen de transportbanden (13a, 13b).

Het wiel 102 van het graafwiel 10 wordt middels een rotatiemotor 110 in de aangegeven richting 104 om de as 101 geroteerd waarbij de graafschoepen 103 met hun onderrand in aanraking komen met de onderwaterbodem 2 en hieruit materiaal losmaken. Dit materiaal wordt op de hierboven aangegeven wijze via de aangedreven houders 132 naar het dek van het vaartuig 4 getransporteerd, en desgewenst naar het beun 19 van het afvoervaartuig 20, waarbij het meevoermiddel 40 er voor zorgt dat een substantieel deel van het opgebaggerde bodemmateriaal in de houders 132 aanwezig blijft, ook als de helling van de ladder .

Volgens de uitvinding wordt een werkwijze verschaft waarin de ladder 8 onder water wordt neergelaten door middel van het laten vieren van de kabels 11 totdat het grafwiel 10 de bodem bereikt, waarbij de ladder 8 een bepaalde hoek 6 zal maken met de horizontale richting. Het graafwiel wordt vervolgens door middel van de rotatiemotor 110 in rotatie gebracht waarbij bodemmateriaal wordt losgemaakt en in de graafschoepen 103 wordt opgevangen. Via de doorlaat 106 wordt dit bodemmateriaal afgevoerd naar het afvoermiddel 13, die het gebaggerde bodemmateriaal vervolgens middels de mechanische aandrijving (12, 133) naar het dek van het vaartuig 4 transporteert.

Het vaartuig 4 kan hierbij worden verankerd met de onderwaterbodem 2 door het neerlaten van spudpalen 5, waarbij het graafwiel 10 over en in de bodem wordt bewogen door het vaartuig 4 met behulp van door lieren bediende ankerkabels 30 ( die op hun beurt zijn verankerd met de onderwaterbodem 2 door ankers 31) alternerend van bakboordzijde naar stuurboordzijde te verhalen waarbij het vaartuig 4 rond de spudpaal 5 roteert en het graafwiel 10 een zijwaartse zwaaibeweging maakt.

Claims (26)

1. Conclusies

   1. Inrichting voor het transporteren van in een vloeistof opgenomen materiaal van een ingangszijde naar een hoger gelegen uitgangszijde, omvattende een tussen de ingangszijde en de uitgangszijde verlopende steunconstructie ter ondersteuning van een afvoermiddel voor aan de ingangszijde aanwezig materiaal, waarbij het afvoermiddel twee in de richting van de uitgangszijde middels een mechanische aandrijving beweegbare draagwanden omvat waartussen het af te voeren materiaal wordt opgenomen.
2. 2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij zich tussen de draagwanden een meevoermiddel voor het materiaal bevindt.
3. 3. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij het meevoermiddel een door middel van kabels of kettingen met elkaar verbonden reeks schotten omvat.
4. 4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij de schotten in hoofdzaak dwars op de bewegingsrichting van de draagwanden verlopen.
5. 5. Inrichting volgens conclusie 3 of 4, waarbij de schotten qua vorm zo goed mogelijk aansluiten met tenminste één van de draagwanden.
6. 6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij tenminste één van de draagwanden tussen de ingangszijde en de uitgangszijde verloopt.
7. 7. Inrichting volgens één der conclusie 2-6, waarbij het meevoermiddel in de richting van de uitgangszijde beweegbaar is bevestigd aan de steunconstructie en middels een mechanische aandrijving wordt aangedreven.
8. 8. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de mechanische aandrijving van tenminste één van de draagwanden aan de steunconstructie bevestigde rollen omvat, waarbij tenminste één rol aandrijfbaar is, en waarbij de draagwanden en/of het meevoermiddel met de rollen beweegbaar zijn.
9. 9. Inrichting volgens één der conclusies 2-8, waarbij het meevoermiddel een eindloze touwladder omvat. '
10. 10. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij tenminste één van de draagwanden een eindloze transportband omvat.
11. 11. Inrichting volgens conclusie 10, waarbij de transportband aan een dragend oppervlak is voorzien van tegenhoudmiddelen voor het materiaal, zoals bijvoorbeeld V-vormige ribben.
12. 12. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, waarbij de draagwanden twee in tegengestelde omwentelingsrichting over elkaar meedraaiende transportbanden omvatten.
13. 13. Inrichting volgens conclusie 12, waarbij het meevoermiddel een touwladder omvat die tussen de twee transportbanden verloopt.
14. 14. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het afvoermiddel tenminste aan de uitlaatzijde is voorzien van een schraapinrichting.
15. 15. Baggerinrichting voor het baggeren van bodemmateriaal onder water, omvattende een met een onderwaterbodem verankerbaar vaartuig met een vanaf het vaartuig schuin naar beneden in het waterlichaam positioneerbare ladder, die aan het vrije uiteinde ervan is voorzien van tenminste één roterend snijwerktuig, waarbij de baggerinrichting is voorzien van een inrichting volgens één der voorgaande conclusies.
16. 16. Baggerinrichting volgens conclusie 15, waarbij de steunconstructie dusdanig is aangebracht dat de ingangszijde zich ter hoogte van het roterend snijwerktuig bevindt en de uitgangszijde ter hoogte van het dek van het vaartuig uitmondt.
17. 17. Baggerinrichting volgens één der conclusies 15 of 16, omvattende twee aan weerszijden van de ladder aangebrachte snijwerktuigen.
18. 18. Baggerinrichting volgens één der conclusies 15-17, waarbij het roterende snijwerktuig een doorlaat omvat voor uitgegraven bodemmateriaal, op welke doorlaat de ingangszijde van het afvoermiddel voor het uitgegraven bodemmateriaal aansluit.
19. 19. Baggerinrichting volgens één der conclusies 15 - 18, waarbij het roterend snijwerktuig een graafwiel omvat, waarbij het graafwiel een om een horizontale as draaibaar aangedreven wiel omvat, dat aan de buitenomtrek is voorzien van een reeks over de omtrek verdeeld aangebrachte graafschoepen met een in de draairichting naar voren gerichte inlaatopening, en waarbij de buitenomtrek van het wiel een op de ingangszijde van het afvoermiddel aansluitende doorlaat omvat voor uitgegraven bodemmateriaal.
20. 20. Baggerinrichting volgens één der conclusies 15-19, waarbij de inrichting een op pompmiddelen aangesloten zuigleiding omvat die zich uitstrekt vanaf het vaartuig tot in de nabijheid van de ingangszijde van het afvoermiddel.
21. 21. Baggerinrichting volgens één der conclusies 15-20, waarbij de uitlaatzijde van het afvoermiddel aansluit op een tweede afvoermiddel, dat zich aan dek van het vaartuig bevindt.
22. 22. Baggerinrichting volgens conclusie 21, waarbij het tweede afvoermiddel een middels een mechanische aandrijving aangedreven draagwanden omvat, bij voorkeur een transportband.
23. 23. Baggerinrichting volgens conclusie 21 of 22, waarbij het tweede afvoermiddel zich in de dwarsscheepse richting van het vaartuig uitstrekt, en in de dwarsscheepse richting transleerbaar is.
24. 24. Baggerinrichting volgens één der voorgaande conclusies, omvattende een tenminste aan één zijde van het vaartuig aangemeerd afvoervaartuig voor het uitgegraven bodemmateriaal, waarbij een uiteinde van het tweede afvoermiddel aansluit op een beun van het afvoervaartuig.
25. 25. Werkwijze voor het door middel van een baggerinrichting volgens één der conclusies 15-24 baggeren van bodemmateriaal onder water, omvattende de stappen van: - het verschaffen van een baggerinrichting volgens één der conclusies 15-24; - het schuin naar beneden onder water laten zakken van de steunconstructie zodat de ingangszijde zich ter hoogte van het roterend snijwerktuig bevindt en de uitgangszijde ter hoogte van het dek van het vaartuig uitmondt, ; - het losmaken van het bodemmateriaal door het roteren van het snijwerktuig; - het via de doorlaat van het snijwerktuig afvoeren van gebaggerd bodemmateriaal naar de draagwanden van het afvoermiddel; - het middels aandrijven van de draagwanden transporteren van het gebaggerde bodemmateriaal, waarbij het meevoermiddel ervoor zorgt dat een substantieel deel van het bodemmateriaal met de draagwanden wordt meegevoerd.
26. 26. Werkwijze volgens conclusie 25, waarin het vaartuig wordt verankerd met de onderwaterbodem door het neerlaten van spudpalen van het vaartuig, en het snijwerktuig over en in de bodem wordt bewogen door het vaartuig met behulp van lieren alternerend van