Vorrichtung zur Beseitigung von schwimmenden Olsehichten auf Wasseroberflächen
Es bestehen bis heute wenig gute Vorrichtungen zur Beseitigung von schwimmenden Ölschichten auf Wasseroberflächen, insbesondere auf dem Meer. Rohöl, Schweröl, Dieselöl, welches infolge von Tankerunfällen, Schiffszusammenstössen und anderer Ursachen auf der Wasseroberfläche schwimmt und sich innert 100 Stunden nach dem Auslaufen zu einem dünnen Film ausbreitet, ist im kalten Zustand von ca. 4 C, das heisst die Wassertemperatur des Meeres, meist derart zähflüssig, dass es nicht in diesem Zustand von der Wasseroberfläche weggepumpt werden kann, insbesondere dann nicht, wenn diese Wasseroberfläche durch den Wellengang sich ständig verändert.
Emulsionen, bestehend aus einem Gemisch von Öl, Meerwasser und Luft gleichen viel eher einem Schmierfett als dem ursprünglichen Öl und bringen die Pumpen innert kurzer Zeit zum Stillstand. Die Folgen solcher Ölkatastrophen sind bekannt.
Die Behandlung von Öllachen mittels Chemikalien, welche das Öl binden und durch die Schwerkraft zum Sinken bringen sollen, wird von zuständigen Marinebiologen, Gesundheitsministerien etc. infolge der Giftigkeit dieser Mittel grundsätzlich abgelehnt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das auf der bewegten Wasseroberfläche schwimmende Ö1, oder die Klumpen von Emulsionen, oder beides zusammen, an Ort und Stelle in einen pumpfähigen Zustand zu bringen und als leichtflüssiges Öl in einem kontinuierlichen Verfahren abzutransportieren.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung die schwimmende Ölschicht durch eine Mehrzahl von Trichtern in eine Mehrzahl von Strahlen aufteilt, dass sie Mittel aufweist, um die Ölschicht mittels Aufspritzung von Heisswasser auf die Oberfläche und durch Einspritzung von Dampf oder Heisswasser in die Masse selbst zu wärmen, dass die Trichter die so erwärmte Masse während der Fahrt einer Mehrzahl von beheizten, in der Eintauchtiefe verstellbaren Mundstücken auf kleineren Schwimmern zuführt, wobei die Aufgabe dieser Mundstücke darin besteht, das aus Ö1, Wasser und Luft bestehende Gemisch unter gleichzeitiger Einwirkung von Schwerkraft und des Vakuums dem unter Vakuum stehenden Aufnahmegefäss unter der Wasseroberfläche zuzuführen, in welchem Heizspiralen dieses Olwassergemisch in den erforderlichen pumpfähigen Zustand bringen,
wobei Pumpen das besagte Gemisch in einem kontinuierlichen Prozess hinausbefördern.
Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnungen die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1: eine Aufsicht der prinzipiellen Anordnung,
Fig. 2: eine Ansicht von II aus in Richtung der hinteren Trichteröffnungen und den sich der Wasseroberfläche zwischen den beiden äusseren Schwimmern anpassenden kleinen Schwimmer,
Fig. 3: eine Seitenansicht der Einspritzvorrichtungen innerhalb der Wirkungsfläche der Trichter.
Fig. 4: einen Querschnitt durch eine der Dampf- oder Heisswassereinspritzvorrichtungen,
Fig. 5: einen Längsschnitt V-V der Hauptzeichnung Fig. 1, zeigt den Übergang der bewegten Wassermassen von der Oberfläche in das starr mit den äusseren Schwimmern verbundene, unter Vakuum stehende Aufnahmegefäss,
Fig. 6: den Längsschnitt VI-VI der Hauptzeichnung Fig. 1, zeigt ein Detail des verstellbaren Mundstückes,
Fig. 7: einen Längsschnitt VII-VII des unter der Wasseroberfläche, unter Vakuum befindlichen Aufnahmegefässes.
Fig. 1 zeigt die allgemeine Anordnung in einer Aufsicht.
Charakteristisch ist die Anordnung der gesamten Vorrichtung zwischen zwei Schwimmern 1. Die Vorrichtung ist mittels geeigneter Verbindungsmittel mit dem Begleitschiff verbunden, wobei 2 nur die auf den Schwimmern montierten Enden andeuten. Der Pfeil zeigt die Eintrittsrichtung des zu behandelnden Mediums.
Zwischen den beiden Schwimmern 1 sind im vorderen Teil vier konisch nach hinten verlaufende, vertikal in das Wasser und in die schwimmende Ölschicht eintauchende und aus dem Wasser herausragende, zwei Trichter bildende Bleche 3 und 3a an Querträgern lla aufgehängt und befestigt, welche am hinteren Ende eine Öffnung für den Austritt des zusammengedrängten Ölwassergemisches aufweisen.
Auf der Austrittsseite der beiden Trichter sind je zwei kleine Schwimmer 5 angeordnet, welche mit Stangen 6 mit den Blechen der Trichter 3 und 3a beweglich verbunden sind. Auf diesem Aggregat, bestehend aus Schwimmern 5, Querverbin dungen 24a, parallel zu den Schwimmern 5 verlaufenden Trägern 24 ist ein Mundstück 4 in beweglicher Weise montiert, dessen Breite den hinteren Austrittsöffnungen der beiden Trichterbleche 3 und 3a angepasst ist. Die hinteren Enden der Trichterbleche 3 und 3a sind zurückgebogen und zwar auf der Höhe der vertikalen Verschiebung des Mundstückes 4. Diese Mundstücke ragen teilweise aus dem Wasser - und der Ölschicht - heraus. Das hintere Ende des Mundstückes, welches einen Trichter bildet, ist mit einem biegsamen Schlauchstück 8 versehen und dient als Verbindung zum Rohr 9, welches starr mit dem Aufnahmegefäss 10 verbunden ist.
Auf der Zeichnung sind zwei Trichter 3 und 3a gezeichnet und zwei Mundstücke 4, welche durch Rohre 9 in eine gemeinsame Sammelleitung zum Aufnahme gefäss 10 führen. Dieses Aufnahmegefäss 10 ist unter dem Wasserspiegel angeordnet und zwischen den beiden Trägern 11 und vertikalen Trägern 1 1b aufgehängt und befestigt. Das unter Vakuum stehende, unter der Wasseroberfläche befindliche Aufnahmegefäss 10 ist mit einer Zuleitung für Heisswasser 12, Luftleitung 13 zur Vakuumpumpe, Zuleitung für Dampf oder Heisswasser für die Heizspiralen 14, Kondensatableitung 14a und den drei Ableitungen für Schlamm 15, Wasser 16 und Öl oder Ölwassergemisch 17 ausgerüstet.
Der Verteilkollektor auf dem vorderen Ende 18 erhält Heisswasser durch eine Zuleitung und verteilt es an die Verteilrohre 19 im vorderen Teil der Trichter 3 und 3a, welche mittels Briden 19a an den Blechen befestigt sind. Die Stange 11 a ist die starre Verbindung zwischen den beiden Schwimmern 1 im Vorderteil der Vorrichtung.
Der Verteilkollektor 20 erhält Dampf oder Heisswasser über eine Zuleitung und verteilt den Dampf oder das Heisswasser an die Verteilrohre 21, welche ebenfalls mittels Briden 19a an den Blechen 3 und 3a befestigt sind. Diese Rohre 21 leiten den Dampf oder das Heisswasser zu den Einspritzdüsen 22, welche zwischen den Trichtern 3 und 3a im hinteren Teil der Trichter in das Wasser und Ölwassergemisch eintauchen.
Fig. 2. Ansicht von II auf Fig. 1 aus in Pfeilrichtung. Diese Darstellung dient hauptsächlich zur Veranschaulichung, wie die kleinen Schwimmer 5 sich dem jeweils vorherrschenden Wellenspiel zwischen den Trichterblechen 3 und 3a anpassen können. Die zurückgebogenen hinteren Enden 30 der Trichterbleche bezwecken, den Eintritt von Wasser ohne Ölschicht auf ein Minimum zu beschränken.
Fig. 3. Längsschnitt durch die Eintrittsseite der Trichter.
Links sind die Heisswassserleitungen 19 mit den Befestigungsbriden 19a zu erkennen. Rechts sind im Abschnitt IV-IV die Einspritzvorrichtungen für Dampf oder Heisswasser zu erkennen. Diese werden durch die Dampf- oder Heisswasserzuleitungen 21 gespeist, welche diesen Dampf oder dieses Heisswasser in Rohren 21a den Einspritzvorrichtungen mit horizontal angeordneten Einspritzdüsen und in das Ölwassergemisch zuführen. Die Zuleitungen für Dampf oder Heisswasser 21 werden ebenfalls mittels Briden 19a an den Blechen 3 und 3a befestigt. Die starren Verbindungsstangen zwischen den beiden Schwimmern 1 sind ebenfalls an den Blechen 11 a befestigt.
Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Einspritzvorrichtungen.
Die besondere Formgestaltung dient dazu, die Strömung des durchfliessenden Mediums zu erleichtern. Die Dampf- oder Heisswasserzuleitung 21 a verteilt den Dampf oder das Heisswasser auf eine Anzahl Einspritzdüsen 23, welche den Dampf oder das Heisswasser in horizontaler Richtung ausstossen.
Fig. 5 stellt die Vorrichtung für den Übergang des Ölwasser- gemisches auf der Wasseroberfläche in das unter der Wasseroberfläche, unter Vakuum stehende Aufnahmegefäss 10 dar.
Diese Zeichnung ist ein Ausschnitt der Fig. 1 und zwar die Seitenansicht in Richtung V-V. Das wesentliche in dieser Zeichnung ist folgendes: Die kleinen Schwimmer 5 am Austrittsende der Trichter können sich leicht dem gerade vorherrschenden Wellenspiel anpassen. Sie sind mit Verbindungsstangen 6 an den Rückseiten der Trichterbleche befestigt. Die Querverbindung zu den beiden äusseren Schwimmern erfolgt durch Stangen 7, aus Fig. 1 ersichtlich. Zwischen den beiden kleinen Schwimmern 5 besteht eine starre Verbindung mittels Trägern 24a, sowie den Aufbauten 24 und 26. Zwischen diesen beiden Schwimmern 4 ist ein trichterförmiges Mundstück 4 in der Höhe verstellbar angebracht. Die Eintauchtiefe desselben wird durch den Druckzylinder 27 gesteuert, welcher das Drucköl durch Leitungen 27a und 27b erhält.
Zwischen dem Mundstück 4 und dem starren Rohr 9 besteht eine dehnbare und verdrehbare Schlauchverbindung 8. Die Zuleitung 9 ist so geneigt, dass das Ölwassergemisch, bereits vorgewärmt und in einem flüssigeren Zustand, infolge seiner Schwerkraft in das Aufnahmegefäss 10 unter dem Wasserspiegel fliesst. Selbst wenn sich die ganze Vorrichtung infolge des Wellenganges stark nach vorne neigt, wird der Neigungswinkel des Eintrittsrohres 9 ausreichen, um ein einwandfreies Abfliessen zu gewährleisten.
Fig. 6 ist eine vergrösserte Ansicht der Verstellvorrichtung des Mundstückes. Das untere Blech 25 dient zur Lagerung des Drehzapfens und Hebels 28. Der Hebel 28 ist mit einem Zapfen versehen, welcher zwecks seitlicher Führung in einem Schlitz 29 gleitet.
Das Mundstück 4 kann ebenfalls mit einem Heizmantel für die Beheizung durch Dampf oder Heisswasser ausgerüstet werden.
Fig. 7 ist eine Schnittzeichnung des Aufnahmegefässes 10 in Richtung VII-VII der Hauptzeichnung Fig. 1. Dieses Gefäss ist an Querträgern 11 und vertikalen Trägern 1 1b der Fig. 5 und 1 zwischen den beiden grossen Schwimmern 1 befestigt.
Das Ölwassergemisch tritt durch die Zuleitung 9 in das Vakuumgefäss ein. Die Luft wird durch Leitung 13 und Vakuumpumpe (nicht gezeichnet) abgesaugt. Die aus Rohr 9 austretende Masse fällt auf den Kegel 31, welcher via Rohr 12 mit Heisswasser gespeist wird. Das Heisswasser tritt aus den vielen kleinen Düsenöffnungen am Kegel 31 und zerreisst die herabströmende Masse in viele kleine Strahlen und Tropfen. Durch diesen Vorgang wird die beim Eintritt der Masse in das Mundstück mitgerissene Luft eher freigegeben und die Schaumbildung im Inneren des Vakuumgefässes 10 verhindert. Das Gefäss ist mit Heizspiralen 33 ausgerüstet, wovon nur eine gezeigt wird. Diese mit Dampf oder Heisswasser beheizten Rohre sind am Verteilkollektor 32 angeschlossen, welcher den Dampf oder das Heisswasser aus Zuleitung 14 bezieht.
In Fig. 7 ist diese Zuleitung durch den Anschlussflansch 14 sichtbar gemacht (siehe auch Fig. 1 und 5). Der in Rohrschlange 33 durchströmende Dampf oder das Heisswasser erwärmt das Öhvassergemisch. Bei Verwendung von Dampf als Heizmedium kondensiert dieser Dampf und läuft als Kondenswasser in den Sammelkollektor 34. Dieses Kondenswasser wird am Ende des Rohres 14a durch Pumpe 38 in den Dampferzeuger zurückgeleitet. Die in Fig. 1 und Fig. 5 gezeigten Austrittsleitungen 15, 16 und 17 haben die Aufgabe, Öl, Ölwassergemisch, Wasser und Schlamm herauszubefördern.
Schlamm, welcher sich zu unterst auf dem geneigten Bodenblech 35 absetzt, wird durch die Leitung 15 und Pumpe 38 herausbefördert.
Wasser und Öl und Ökvassergemisch wird durch die in zwei verschiedenen Tiefen angeordneten Eintrittsöffnungen der Pumpen 38 durch die Rohre 16 und 17 herausbefördert. Das ganze Gefäss, ebenso wie die wärmeführenden Leitungen, werden wärmeisoliert (nicht gezeigt).
Das Aufnahmegefäss 10 unter Vakuum wird unten durch das Bodenblech 36 abgeschlossen.