CN1131158C - 避免在船舶和近海石油平台等的船舱和海水系统中有机体生长的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种针对船舶和近海石油平台等用于在一个完全的海水系统中进行保护防止生长有机体的装置和方法，它是基于在一个由一机械封闭系统(4，12)隔开的船舱(1)中短时间地提高温度来进行的。短时间的温度升高可导致杀死生长的有机体或者其幼体，而不必使用有毒的会影响环境的物质。打开封闭系统之后，继续进行正常的冷却运行。使用马达的废热来短时地提高水温。作为一个应用例，说明了对船舱的机械封闭。在带有多个通过一个混合容器相连的回路的冷却系统中，可以借助设置不同的热交换器和集成的控制和调节装置单独地、短时间地加热每个子回路，从而防止有机体生长。

Description

避免在船舶和近海石油平台等的船舱和海水系统中有机体生长的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于避免如用在船舶和近海石油平台的船舱(Seekaesten)中特别是船舱冷却器中有机体生长的方法和装置，尤其涉及一种通过用加热来杀死生长的有机体从而避免在船舶和近海石油平台中使用的包括船舱冷却器的船舱构件上生长海生物、贝壳和其它有机体的方法及其实施该方法的装置，用以保护构件如过滤器、附件、管线、热交换器、泵、船舱冷却器等等——它们偶尔地或者持续地处在打开的船舱和海水系统中并且和海水接触，并且通过利用在马达冷却水中含有的余热对包含的海水进行有目的的、局部的和短时间的加(过)热。
背景技术
特别由于水域变得越来越污染，显著地增加了在船舶、船部件上和在管线系统及其组件中的有机体的生长。国际上尝试用不同的方法来减少和避免这种有机体的生长。
1.DE 3123682A1中描述了一种防止生长有机体的带有α—单相组织的金属材料，它由一种含有5-30％重量百分比的Mn，和至少一种元素如小于5％重量比的Sn的合金构成。其缺点是，它没有采用船舶制造中的标准钢，从而会导致显著地增加船舶的费用。
2.德国专利DE 3628150A1中选择了一种类似的部件，其中一种作为CuNi合金板的粘合板带有一个基底，从而形成一个自粘附的粘合层。CuNi-合金要比钢贵许多。
3.目前船舶的外壳通过自抛光的防污油漆系统来防止有机体的生长。在这一类方法中，通过按DE 3522817A1的等离子聚合例如形成抗有机体生长或者防腐的保护层，或者按照DE 2756495 C2在金属表面上施加一层硅橡胶。这里缺点为使用化学物质会污染海水。
4.其中由于电化学势能而被分解的由牺牲阳极产生铜离子的阴极保护装置是另一种但却是费用高的和有毒性的防止有机体生长的方法。
5.按DE 4109197C2公开的一种专门的防污保持油漆上加上一种极性和强度都可变的电压，它应该导致生成一种带有变化的PH值的薄的防止形成有机体的水层。所要求的多层的颜色结构在光滑的平面中比在冷却系统中更容易涂覆，因此更容易适用于大面积的船舶外壁。
6.在美国专利文献US3309167中公开了一种阻止有机体生长的方法，其中通过规则地重复升高温度来达到抑制有机体的生长。与其他发明的不同之处在于，在该美国专利中向外部邻接的待保护表面直接由一个电驱动的加热元件加热，由此会要求一个附加的能量消耗，而本发明中则是通过马达的余热在暂时地封闭的循环过程中对所包含的水进行加热。
7.美国专利US3650677涉及一种用于船舶的通过添加植物油和脂对内壁进行暂时地涂层的方法，特别是在冬季休船时，以防止由于结冰而产生破坏和腐蚀。在该专利文献中所述的较高的温度涉及到用于喷射到船舶中的油和脂的加热，以及在冬季休船结束时这些油和脂的去除。但是其中没有涉及到和认识到阻止有体机的生长。有机体通常不在有冰形成的危险冬季生长，而是在温度到10℃以上的春季后期才会产生。
8.根据题为“避免表面有机体生长的方法和装置”的美国专利US5327848还可以得知，借助于废热来阻止在湖泊，也就是在淡水中使用的船艇的马达和电厂的冷却水系统中的有机体例如藻类、斑马螺(zebra mussel)等有机体的生长。按照其实施例一个重要的特征是一个设置在中间腔中的一个双壁的冷却水进入管，在运行时热的马达冷却水流经该管。这种双壁管原理(见附图1和3)可以保护现有的装置和船用马达的冷却系统。但是由于可能的使用区域的不同的使用条件，上述专利与本发明的目的没有关联性。
发明内容
本发明的目的在于，发展一种有效、环保的阻止和避免在和海水相接触的管线，过滤器、热交换器、附件、泵、船舶冷却器的表面上生长有机体的方法和装置，上述这些部件偶尔地或者持续地和海水相接触。并且可以简单地和以小的费用被使用和安装，以及维修和操作方便，运行费用低，并且可以不使用有毒物质便可实现防止有机体的生长。
为实现上述目的，本发明提供了一种通过用加热来杀死生长的有机体从而避免在船舶和近海石油平台中使用的包括船舱冷却器的船舱构件上生长海生物、贝壳和其它有机体的方法，其特征在于，在船舱中的海水与外界隔离，使船舱冷却器从冷却运行中断开，通过将高温循环回路机械切换到待保护的船舱冷却器，使得所述的船舱冷却器本身被用作一个预加热器用于对所包含的海水进行局部有限的、短时间的和可以有规则地重复的加热。
本发明还提供了一种实施上述方法的装置，其特征在于，一个海水系统的单个的船舱和与其相连的管线和通道以及安装在海水系统中包括船舱冷却器、泵和附件的元件被分成一个主动的子系统——海上航行运行状态，在主动的船舱中活页板打开，并且在被动的船舱中阻挡附件闭合——和一个被动的子系统——清洗运行状态，在被动的船舱中活页板闭合，并且在主动的船舱中阻挡附件打开，从而使得进行一个所带入的海水的短期的和局部有限的有规则的加热，由此使得整个海水系统逐段地受到保护以防止生长有机体。
用于马达冷却水的船舱冷却器带有防污油漆，但它只提供短时的有机体生长的防护。特别是所述的带有45℃的马达冷却水入口温度的低温船舱冷却器给海生体(Seepocken)幼体、贝壳之类提供了理想的生长条件，从而在较短的时间之后由于有机体的生长而使得该冷却器的功率受到很大的限制，并且出于安全方面的原因应该以大于30％的面积储备而设计。
带有75-90℃的马达冷却水入口温度的高温船舱冷却器与上面所述的情况相反，它不或者几乎不繁殖有机体。调查显示，有机体的生长一方面由于因高的流动速度而产生的高的剪切力作用或者通过一个局部和时间上有限制的但是却以一规则的间隔重复的和短时间的加热而持久地受到阻止。在后者的情况下，经济地实现一个按时间地加热海水的前提是待加热的水与外界的水完全分开。
本发明的优点在于，通过阻止在船舱冷却器上生长有机体使得通过减少冷却表面而在结构尺寸相同时传递一个较大的冷却功率，或者船舱冷却器在相同的功率下结构上可小20％的尺寸，从而可以更容易地安放在通常很小的船舱中。小型化的结构尺寸以及管束可能使用普通钢，使得在(制造)船舱冷却器时自身得到一个成本的显著降低。由此可以省去可能有的备用冷却器。用于加热所包含的海水所必需的能量由主马达的高温冷却水或者柴油发电机冷却水来提供。
带所有构件的整个的船舱可以用同一种涂覆系统进行防腐(污)处理，从而不需要昂贵的CuNi10铁管束的涂层，也就不会具有管束的涂层损坏之后而产生的电解腐蚀的问题。
最后还要提及的是这种封闭机构即使在已行驶的船舶中原则上的可改装性。
附图说明
以下借助于几个实施例对本发明进行详细地解释。附图中：
图1是带有可关闭的入/出口槽的一个船舱的原理性结构；
图2是带闭合的出口槽的船舱；
图3是用于封闭入口槽的船舱活页板；
图4是如图1的组合冷却器，即带有内置的高温—船舱冷却器的低温—船舱冷却器；
图5是一个带有附加的外部热交换器的高温——和低温循环的示意图；
图6是用于封闭入和出口槽的可推移的弹性板；
图7是船舱在交替海上运行(See-betrieb)和清洗运行时海水系统的线路结构。
具体实施方式
利用主马达13的高温冷却水或者也可以利用柴油发电机的汽缸冷却水在一个封闭的船舱1中来进行海水局部有限的加热。上述冷却水借助于切换附件转换到带有船舱冷却器2的低温冷却水循环回路中。
附图1示出了带有低温—船舱冷却器2的一个船舱1的原理性结构，所述的船舱还有一个带活页板盒12的用于封闭的部件即船舱活页板4以阻挡出口槽3。类似地进行入口槽8的阻挡。其它的构件为，通风装置5，冲洗接管6，锌阳极7。在正常运行(海上航行运行)时带有约45℃的低温—马达冷却液体通过低温—船舱冷却器2循环，并且海水以最高温度为32℃通过入口槽8流入到船舱1中。这些海水通过低温—船舱冷却器2将马达冷却水冷却到最低为36℃并且最后通过出口槽3离开船舱1。总是有生长的有机体生物的幼体同海水一起进入船舱1中，然后它们在区域行驶停靠港口和泊住等有较小的流动的情况下积聚在船舱1和其构件中。在船舱1中现在按本发明使得入口和出口槽8，3通过船舱活页板4而封闭。在特别有利的温度条件和安装结构条件时封闭出口槽便已足够了。
图2以出口槽3的阻挡为例示出了船舱活页板4的结构，它由一个驱动机构10，活页板盒12和多个板片组成。导轨11安装在船舱1的外壳的内侧，带有必要的加强件和在需要时带有一个环形的密封件以得到对水的密封。通过通风装置5可以在入或出口槽8，3通过船舱活页板4封闭时进行压力平衡。
附图3示出了在入口槽8上的低温-船舱冷却器2和用来封闭入口槽8，3的船舱活页板4的布局。
附图4表示了通过内置在所述的组合式冷却器中的高温回路或者柴油发电机的冷却水回路的高温管束9，以至少为70℃的进入温度直接加热船舱的可能性。原则上的结构按附图所示。在入口和出口槽8，3闭合时由此处内置形成的高温管束9以与下面附图5中所述的相同的方式进行局部的和时间上有限的短时加热。
附图5示出了用于马达的R&I示意图，它带有单独的高温和低温冷却水回路。高温马达冷却水在正常运行状态通过板式热交换器14通过低温冷却水回路冷却，所述的低温冷却水又将其所吸收的热量通过低温船舱冷却器2在入口和出口槽8，3打开时传递到海水中。
在港口和停泊地点切断主马达13之后开始低温船舱冷却器2的加热过程，一直到可以杀死所生长的有机体所必需的最低温度60℃。温度调节阀16的旁路完全闭合。这样高温冷却水通过板式热交换器14加热低温冷却水。在船舱1中的海水通过在闭合回路中循环的低温冷却水经低温船舱冷却器2在一定时间内短时间地局部(过度)加热到至少60℃，这样，可以杀死生长的有机体。
打开闭合的入口和/或出口槽8，3之后，在需要时通过冲洗接管5进行短时间的船舱1的冲洗，并且低温船舱冷却器2通过以相反的顺序实施上述方法可以又返回到正常运行状态中。
附图5中还表示了一种建议方案，例如通过一个附加的一体设置在低温循环回路中并且通过蒸汽、热油和电能加热的热交换器15可以缩短加热时间。
附图6中表示了作为可推移的并且可以和船舶的外壳体的轮廓相匹配的用于入口和出口槽8，3的弹性板17的水密封关闭装置的另一个实施例，从外部作用在该弹性可推移的板17上的静压力将该板17压在船舱1的作为双壳体18设计的船外壳的此区域内。
附图7示出了海水系统，它由船舱1A；1B组成并且通过管线和/或通道与安装在内部的阻挡附件21；22，泵20和混合容器19工作相连。在海上航行运行(Seebetrieb)时在船舱1A；1B中的附件21；22和封闭部件即活页板4A；4B打开。
在港口和停泊点当以减少的船速航行或者在静止时间时，海水系统通过在船舱1B中闭合活页板4B和在主动的船舱1A中打开所属的阻挡附件22B和22A而被分成被动的子系统B—清洗运行和主动的子系统A—海上航行运行。现在船舱1B和所属的连接管线，附件21B；22B，船舱冷却器2B，泵20B局部有限地和短时间地(过度)加热，并且从而防止生长微观有机体、宏观有机体和其幼体。
在船舱1B的完成的清洗运行之后，这个子系统通过打开活页板4B而切换到海上航行运行状态。在原先海上航行运行时主动的船舱1A现在根据上述的方法步骤切换到清洗运行中。子系统A现在同样为了阻止有机体的生长局部有限地并且短时间地加(过)热。
其它的船舱和与其工作相连的管线可以以相似的方法逐段地受到保护，以防止生长有机体。
                  附图标记表
1船舱
1A船舱
1B船舱
2低温—船舱冷却器
2A低温—船舱冷却器
2B低温—船舱冷却器
3出口槽
4船舱活页板
4A船舱活页板
4B船舱活页板
5通风装置
6冲洗接管
7锌阳极
8入口槽
9内置的高温—管束
10活页板驱动装置
11导轨
12活页板盒
13主马达
14板式热交换器
15附加热交换器
16温度调节阀
17可移动的弹性板
18双层壳体
19混合容器
20A海水循环泵，主动
20B海水循环泵，被动
21A，B阻挡附件，海水前行，主动；被动
22A，B阻挡附件，海水后行，主动；被动

Claims (15)

1.一种通过用加热来杀死生长的有机体从而避免在船舶和近海石油平台中使用的包括船舱冷却器的船舱构件上生长海生物、贝壳和其它有机体的方法，其特征在于，在船舱中的海水与外界隔离，使船舱冷却器从冷却运行中断开，通过将高温循环回路机械切换到待保护的船舱冷却器，使得所述的船舱冷却器本身被用作一个预加热器用于对所包含的海水进行局部有限的、短时间的和可以有规则地重复的加热。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在一个海水系统的多个船舱(1A；1B)中和与其工作相连的管线和通道以及安装在海水系统中的包括船舱冷却器(2A；2B)、泵(20A；20B)和附件(21A，21B；22A，22B)在内的元件中，逐段地进行所包含的海水的短时间的和局部有限的规则的加热，以使得整个海水系统通过加热的内含的海水而逐段地加以保护，以防止生长有机体。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在没有船舱冷却器的船舱中通过一个附加的、直接安装在船舱中的管束来局部有限地、短时间地和可以有规则地重复地进行的加热来防止生长有机体。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于：在局部加热之前或者结束后可通过一个冲洗接管(6)用清洁水对被阻挡的构件进行冲洗。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于一体的测量和调节系统及调整装置有规则地自动地进行局部的短期加热，并且自动地监视上述过程。
6.一种实施权利要求1所述的方法的装置，其特征在于，一个海水系统的单个的船舱(1A；1B)和与其相连的管线和通道以及安装在海水系统中包括船舱冷却器(2A；2B)、泵(20A；20B)和附件(21A，21B；22A；22B)的元件被分成一个主动的子系统——海上航行运行状态，在主动的船舱(1A)中活页板(4A)打开，并且在被动的船舱(1B)中阻挡附件(21A)和(21B)闭合——和一个被动的子系统——清洗运行状态，在被动的船舱(1B)中活页板(4B)闭合，并且在主动的船舱(1A)中阻挡附件(22B)和(22A)打开，从而使得进行一个所带入的海水的短期的和局部有限的有规则的加热，由此使得整个海水系统逐段地受到保护以防止生长有机体。
7.按权利要求6所述的装置，其特征在于，设置在船舱1)外壳上的出口槽(3)和入口槽(8)单个地或者共同地进行机械封闭。
8.按权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的用于封闭的部件是一个活页板(4)。
9.按权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的用于封闭的部件是一个弹性的、可推移的板(17)。
10.按权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的用于封闭的部件由一个单独的或者是共同的驱动装置(10)驱动。
11.按权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的用于封闭的部件涂有专门的防止生长有机体和减少摩擦的材料。
12.按权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的用于封闭的部件涂有特氟隆。
13.按权利要求6所述的装置，其特征在于，为了对所包含的海水进行迅速的局部加热，以防止在船舱(1)上的有机体的生长，在船舱冷却器(1)中设置一个附加的主马达(13)的高温循环回路的内置的高温管束(9)。
14.按权利要求6所述的装置，其特征在于，在船舱(1)中安装有附加的专用的辅助装置。
15.按权利要求14所述的装置，其特征在于，在船舱(1)中安装有附加的专用的蒸汽分配喷管。
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