DE1634156C3 - Vorrichtung zum Aufbringen einer Schicht aus bituminösem Material auf den Boden unter Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Schicht aus bituminösem Material auf den Boden unter Wasser mit einer insbesondere rohrförmigen, sich im wesentlichen vertikal erstreckenden Zufuhrleitung mit zumindest einem über Wasser angeordneten Einlaßende und einem unter Wasser angeordneten Auslaßende für flüssige bituminöse Masse, an dem ein Auslaß- und Verteilerstutzen mit einer Auslaßöffnung angeschlossen ist.

Wird eine bituminöse Schicht auf einen Gewässerboden aufgebracht, dann verwendet man eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung, deren Zufuhrleitung mit flüssiger bituminöser Masse gefüllt ist, die aus einer am unteren Ende der Zufuhrleitung angeordneten Auslaßöffnung, die dicht über dem Gewässerboden mündet, auf diesen ausfließt, da ihr spezifisches Gewicht höher als das des Wassers ist. Um zu verhindern, daß Wasser in die Zufuhrleitung eindringt, wurde bei einer bekannten Vorrichtung (GB-PS 8 31 169) die Auslaßöffnung düsenartig ausgebildet, so daß sich bei der nachströmenden bituminösen Masse an der düsenartigen Auslaßöffnung ein Druck aufbaut, der größer ist als der Gegendruck des die Auslaßöffnung umgebenden Wassers. Wegen des geringeren Querschnitts der Auslaßöffnung kann die nur in warmem Zustande flüssige bituminöse Masse gerade in der Auslaßöffnung auch leichter abkühlen und erstarren, so daß zwar bei der bekannten Vorrichtung das Eindringen von Wasser in die Zufuhrleitung wirksam verhindert wird, andererseits aber die Gefahr des Zusetzens der Auslaßöffnung durch erstarrende bituminöse Masse besteht. Während ein völliges Zusetzen der Auslaßöffnung sofort bemerkt wird und nach durchgeführter Reinigung der Auslaßöffnung lediglich eine Verzögerung zur Folge hat, kann ein nur teilweises Zusetzen der Auslaßöffnung unbemerkt bleiben und somit dazu führen, daß auf den Gewässerboden weniger bituminöse Masse aufgetragen wird, als beabsichtigt ist; die aufgetragene Schicht kann in diesem Fall unbemerkte Mängel aufweisen.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu finden, die gegen Eindringen von Wasser geschützt ist, bei der aber nicht die Gefahr der Verstopfung ihrer Auslaßöffnung besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auslaßöffnung des Auslaß- und Verteilerstutzens über dem Auslaßende der Zufuhrleitung liegt.

Somit ist der Strom der flüssigen bituminösen Masse gezwungen, mit jedem seiner Teilchen unterhalb der Wasseroberfläche wenigstens einmal in einer Richtung nach oben zu strömen, worunter verstanden wird, daß die Geschwindigkeit oder eine Geschwindigkeitskomponente des Teilchens längs einer vertikalen Achse entgegen der Schwerkraft gerichtet ist. Auf Grund der unterschiedlichen spezifischen Gewichte von Wasser und bituminöser Masse lagert sich grundsätzlich Wasser oberhalb der bituminösen Masse ab; strömt bituminöse Masse nach oben, so ist es für Wasser nicht möglich, entgegen dem Strom der bituminösen Masse nach unten und somit durch das Auslaßende in die Zufuhrleitung einzudringen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit eine ganz mit flüssiger bituminöser Masse gefüllte Strömungsumkehrvorrichtung auf, die als flüssige Abdichtung wirkt.

Diese Strömungsumkehrvorrichtung weist eine Auslaßöffnung auf, welche sich bei vertikale Stellung der Zufuhrleitung vollständig auf einem höheren Pegel befindet als dem Pegel am höchsten Punkt der inneren Biegung der Umkehrvorrichtung entspricht. Innerhalb dieser Strömungsumkehrvorrichtung wird die Fließrichtung jedes Teilchens der bituminösen Masse während des Durchganges mindestens einmal von einer Abwärtsrichtung in eine Aufwärtsrichtung abgeändert. Im allgemeinen gelangen die Teilchen in einer nach unten gerichteten Strömung in die Strömungsumkehrvorrichtung und während des Durchganges fließen sie innerhalb der Vorrichtung infolge deren besonderer Bauart mindestens einmal in einer Richtung nach oben.

Beim Strömen durch die Strömungsumkehrvorrichtung passieren die Teilchen einen Pegel, nach dessen Überschreiten sie eine nach oben gerichtete Strömung

aufweisen müssen, um durch die Umkehrvorrichtung hindurchzugelangen. Dieser kritische Pegel wird als Pegel des höchsten Punktes der inneren Biegung der Strömungsumkehrvorrichtung bezeichnet. Wenn die Umkehrvorrichtung ganz mit der bituminösen Masse gefüllt ist, dann wirkt sie als flüssige Abdichtung und infolge der niedrigeren Dichte des Wassers, verglichen mit der Dichte der flüssigen bituminösen Masse, kann kein Wasser in die Vorrichtung eindringen'.

Da die Strömungsumkehrvorrichtung gleichzeitig als eine völlige Abdichtung der bituminösen Masse wirkt, welche automatisch das Eindringen von Wasser verhindert, brauchen die Auslaßöffnungen auch keine besonderen Abmessungen aufzuweisen, um das Eindringen von Wasser zu verhindern.

Mittels der neuen Vorrichtung ist es besonders einfach, die Menge des ausströmenden Bitumens zu regulieren, indem die Zufuhrmenge der in die Vorrichtung einströmenden flüssigen bituminösen Masse entsprechend geregelt wird. Einströmmenge und Ausflußmenge entsprechen einander bei dieser Vorrichtung, weil die Säule aus flüssigem bituminösem Material innerhalb der Vorrichtung im Gleichgewicht mit der Wassersäule über der oberen Kante der Auslaßöffnung der Strömungsumkehrvorrichtung bleibt. Im Hinblick auf die Wirkung der Strömungsumkehrvorrichtung als flüssige Abdichtung werden auch keine Ventile benötigt.

Weiterhin kann das Fassungsvermögen der Zufuhrleitung klein gehalten werden. Infolgedessen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung weniger aufwendig, die Konstruktion ist einfach und sie arbeitet störungsfrei. Die Zufuhrleitung ist vorzugsweise ein gerades Rohr, um ein ungehindertes Strömen der zugeführten flüssigen bituminösen Masse nach unten sicherzustellen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung sind eine Anzahl bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergegeben und nachstehend erläutert.

F i g. 1 zeigt im Schema einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, deren Strömungsumkehrvorrichtung als gebogenes Rohr ausgebildet ist.

Die Vorrichtung 10 besteht aus einer Zufuhrleitung 11 und einem Verteilerstutzen 12 in Form eines gebogenen Rohrstücks, welches mit dem Zufuhrrohr verbunden ist. Das nach oben gebogene Rohr ist an der oberen Seite offen und weist eine obere Kante 14 auf, die sich auf einem höheren Pegel befindet, als dem höchsten Punkt der Innenbiegung 13 des gebogenen Rohres entspricht.

Während des Betriebes ist die Vorrichtung 10 in aufrechter Stellung im Wasser angeordnet. Sie ist beispielsweise aufgehängt, so daß sie um ein Scharnier 16 an einem Schiff oder einem Ponton 17 drehbar gelagert ist. Die Zufuhrleitung 11 wird von einer Rinne 15 aui an der oberen öffnung mit einer flüssigen bituminösen Masse gefüllt. Es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der dadurch gebildeten Säule der bituminösen Masse und der Wassersäule über der oberen Kante 14 ein, so daß die gleiche Menge an bituminöser Masse aus der Vorrichtung ausströmt, mit der sie beschickt wird.

Zu Beginn des Aufbringens der bituminösen Masse auf einen unter Wasser befindlichen Boden wird die Vorrichtung 10 über den Wasserspiegel gehoben, indem man sie um das Scharnier 16 in Richtung des Pfeiles 18 dreht. Oberhalb des Wasserspiegels wird dann der Verteilerstutzen 12 bis über den höchsten Punkt der Innenbiegung 13 gefüllt und dann langsam abgesenkt, während gleichzeitig die Vorrichtung 10 weiter aufgefüllt wird. Hierbei wird dafür Sorge getragen, daß kein Wasser eindringen kann. Sobald die Vorrichtung 10 die gewünschte Stellung oberhalb des Bodens oder der Gesteinsformation eines Flusses oder eines Kanals oder der Oberfläche' eines Deiches erreicht hat, wird das Schiff in Bewegung gesetzt, während gleichzeitig die Zufuhrleitung 11 mit einer solchen Menge der bituminösen Masse beschickt wird, die erforderlich ist, um

ίο eine Schicht 19 der Masse zu bilden. Da die bituminöse Masse schwerer als Wasser ist, breitet sie sich wie eine Flüssigkeit auf der Oberfläche des Bodens oder der Gesteinsformation aus und verdrängt dabei das Wasser. Auf diese Weise läßt sich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr schnell eine Schicht 19 aufbringen.

Die obere Kante 14 der Auslaßöffnung des gebogenen Rohres kann eine größere Länge aufweisen, als dem Durchmesser der Zufuhrleitung entspricht, und sie kann sich seitlich von dem Zufuhrrohr erstrecken. F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine entsprechende Ausführungsform der Erfindung. Auf diese Weise läßt sich ein breiter Bereich des Bodens oder der Gesteinsinformation eines Wasserweges in einem einzigen Arbeitsgang mit einer Bitumenschicht abdecken.

Bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist die Flüssigkeitsoberfläche des Bitumens längs der oberen Kante 14 nicht flach sondern etwas gekrümmt, da infolge eines Temperaturabfalles der flüssigen Bitumenmasse die Viskosität der Bitumenmasse an von der Zufuhrleitung entfernter liegenden Stellen größer wird und damit die Fließgeschwindigkeit abnimmt. Die Form der oberen Kante 14 kann jedoch dieser gekrümmten Flüssigkeitsoberfläche angepaßt werden, so daß man auch unter diesen Bedingungen eine Schicht 19 von gleichförmiger Stärke aufbringen kann.

Fig.3 gibt einen vertikalen Schnitt längs der Linie III-III von F i g. 2 wieder. Sie zeigt eine der gekrümmten Flüssigkeitsoberfläche angepaßte obere Kante 14, welche in der Nähe der Zufuhrleitung am höchsten ist. Falls die Bitumenschicht an einem Ende des gebogenen Rohres 12 eine größere Stärke als an dem anderen Ende aufweisen soll, so wird die ganze Vorrichtung etwas aus der vertikalen Ebene herausgedreht, indem man beispielsweise das Kabel 21 an dem einen Ende des Verteilerstutzens 12 etwas länger als das andere Kabel 21 macht.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat die Strömungsumkehrvornchtung die Form eines oben offenen Behälters, dessen obere Kante sich vollständig auf einem höheren Pegel befindet als die Auslaßöffnung der Zufuhrleitung in vertikaler Stellung. In Fig.4 ist eine Vorrichtung 110 wiedergegeben, welche einer solchen Ausführungsform entspricht. Eine Zufuhrleitung 111 mündet in einen Behälter 112. Dieser Behälter 112 kann einen runden Querschnitt oder irgendeinen anderen Querschnitt haben, beispielsweise kann er rechtekkig sein. Die obere Kante weist vorzugsweise eine größere Länge auf, als dem Durchmesser der Zufuhrleitung entspricht.

Falls der Fluß der bituminösen Masse in eine bestimmte Richtung gelenkt werden soll, so kann der Behälter derart ausgebildet sein, daß die obere Kante in Richtung des gewünschten Fließens der flüssigen Bitumenmasse niedriger ist als in den übrigen Richtungen. Im Hinblick auf die Erhöhung der Viskosität der flüssigen Bitumenmasse an den von der Zufuhrleitung ent-

fernter liegenden Stellen kann die Flüssigkeitsoberfläche in dem Behälter gekrümmt sein und es ist dann von Vorteil, die Form der Kante der gekrümmten Flüssigkeitsoberfläche anzupassen, wie vorstehend bereits geschildert.

Falls der Behälter einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, so daß die Bitumenmasse auf allen Seiten abfließen kann, wie es in F i g. 4 dargestellt wird, so eignet sich die Vorrichtung besonders zum Aufbringen einer bituminösen Masse an ganz bestimmten Stellen.

Die in F i g. 5 dargestellte Vorrichtung 210 unterscheidet sich dadurch von der Vorrichtung 10, daß die Zufuhrleitung 211 und die Strömungsumkehrvorrichtung 212 einen Teil ihrer Wandung gemeinsam haben. Es handelt sich also um eine besonders gedrängte Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wodurch der Wärmeverlust vermindert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Strömungsumkehrvorrichtung oder die Vorrichtung als Ganzes um die Achse der Zufuhrleitung oder um eine dazu parallele Achse geschwenkt werden. F i g. 6 gibt einen vertikalen Längsschnitt durch eine solche Ausführungsform wieder, während F i g. 7 einen horizontalen Schnitt längs der Linie VII-VII von F i g. 6 darstellt.

Die Vorrichtung 310 weist einen Behälter 312 auf, welcher die Form eines gebogenen Rohres haben kann und sich in horizontaler Richtung bis in einige Entfernung von der Zufuhrleitung 311 erstreckt. Der Behälter 312 oder das gebogene Rohr ist um die Zufuhrleitung

311 schwenkbar oder die Vorrichtung kann als Ganzes um die vertikale Achse der Zufuhrleitung 311 in Richtung der Pfeile 323 geschwenkt werden, so daß die bituminöse Masse abwechselnd über die obere Kante 314a bzw. die obere Kante 3146 fließt, wenn der Behälter

312 oder das gebogene Rohr hin und her geschwenkt wird, während die Vorrichtung 310 sich als Ganzes in Richtung des Pfeiles 324 bewegt. Auf diese Weise läßt sich ein sehr breiter Belag herstellen, der aus weiten Kreisbögen besteht, die ineinander übergehen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die bituminöse Masse vollständig über die obere Kante 314c abfließen zu lassen, indem man die Höhe der anderen Kanten der Auslaßöffnung entsprechend erhöht.

F i g. 8 gibt einen vertikalen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder, welche Mittel aufweist, um die Vorrichtung gewünschtenfalls in jedem Augenblick entleeren zu können.

Der Behälter 412 der Vorrichtung 410 ist um eine Welle 425 zwischen der Arbeitsstellung (ausgezogene Linien) und der Entnahmestellung (gestrichelte Linien) schwenkbar. Auf diese Weise kann die Vorrichtung 410 zu jedem gewünschten Zeitpunkt vollständig entleert werden. In der Entnahmestellung befindet sich die obere Kante der Strömungsumkehrvorrichtung auf einem niedrigeren Pegel als der höchste Punkt ihrer inneren Biegung und daher brauchen die aus der Vorrichtung austretenden Teilchen der flüssigen Bitumenmasse auch nicht in einer Richtung geströmt zu sein, welche nach oben gerichtet ist, bzw. sie brauchen keine entsprechende Geschwindigkeitskomponente aufzuweisen.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl in Schräglage als auch in vertikaler Stellung arbeiten. Die Stellung der Zufuhrleitung richtet sich nach der Tiefe des Wasserweges. Die obere Kante der Auslaßöffnung der Strömungsumkehrvorrichtung wird vorzugsweise mittels eines Fühlers auf einen bestimmten Abstand vom Boden des Wasserweges eingestellt.

Die bituminöse Masse kann dem Boden von der oberen Kante der Ausflußöffnung der Strömungsumkehrvorrichtung unter Verwendung von Führungsmitteln zugeführt werden, welche beispielsweise aus einer gewellten Platte bestehen, deren Wellen sich in der Strömungsrichtung erstrecken. Diese gewellte Platte kann mit Scharnieren mit der oberen Kante verbunden sein, wobei ihr unteres Ende längs des zu beschichtenden Bodens gezogen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit einer Heizung versehen sein, um die bituminöse Masse in flüssigem Zustand zu halten, obwohl im allgemeinen eine solche Heizung nicht erforderlich ist. Es ist jedoch ratsam, die erfindungsgemäße Vorrichtung gut zu isolieren, um zu hohe Wärmeverluste zu vermeiden.

Selbstverständlich wird derjenige Teil der oberen Kante am Kopf der Auslaßöffnung der Strömungsumkehrvorrichtung, über welchen keine bituminöse Masse abfließen soll, auf einem höheren Pegel gehalten als derjenige Teil der oberen Kante, welcher für die Entnahme der bituminösen Masse vorgesehen ist.

Unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise bei einer Testvorrichtung, wird die obere Kante der Strömungsumkehrvorrichtung vorzugsweise in Abschnitte unterteilt, welche derart an der Strömungsumkehrvorrichtung befestigt sind, daß ihre Höhe unabhängig voneinander reguliert werden kann. Auf diese Weise läßt sich das Strömungsbild der aus der Vorrichtung abfließenden bituminösen Masse in beliebiger Weise regulieren.

Da die erfindungsgemäße Vorrichtung in keinem Teil einen Durchlaß mit verengtem Querschnitt aufweist, ist ein ungehinderter Durchfluß der flüssigen bituminösen Masse sichergestellt. Es kann daher eine flüssige bituminöse Masse mit höherer Viskosität als sonst üblich zur Anwendung kommen. Aus dem gleichen Grund kann die aufzubringende flüssige bituminöse Masse Füllstoffe und Gesteinsaggregate von größerem Durchmesser enthalten, als es bisher möglich war.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Aufbringen einer Schicht aus bituminösem Material auf den Boden unter Wasser mit einer insbesondere rohrförmigen, sich im wesentlichen vertikal erstreckenden Zufuhrleitung mit zumindest einem über Wasser angeordneten Einlaßende und einem unter Wasser angeordneten Auslaßende für flüssige bituminöse Masse, an dem ein Auslaß- und Verteilerstutzen mit einer Auslaßöffnung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (14) des Auslaß- und Verteilerstutzens (12) über dem Auslaßende der Zufuhrleitung (11) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß- und Verteilerstutzen (12) ein oben offener Behälter (112) ist, innerhalb dessen die Zufuhrleitung (111) einmündet und dessen obere Kante länger ist als der Durchmesser der Zufuhrleitung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß- und Verteilerstutzen (12) ein gebogener Rohrstutzen (212) mit oben offenem, abgeschrägtem Ende ist, dessen höchster Punkt der Zufuhrleitung (211) zugewandt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß- und Verteilerstutzen (12) um die Achse der Zufuhrleitung (11) oder um eine hierzu parallele Achse schwenkbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Vorrichtung (10; 110; 210; 310; 410) insgesamt um die Achse der Zufuhrleitung (11; 111; 211; 311; 411) oder um eine hierzu parallele Achse schwenkbar angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß- und Verteilerstutzen (412) gegenüber der Zufuhrleitung (411) schwenkbar angeordnet ist und daß die obere Kante des Auslaß- und Verteilerstutzens sich in Entnahmestellung auf einem niedrigen Pegel als der Auslaß- und Verteilerstutzen befindet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Verteilerstutzen eine Platte schwenkbar angelenkt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Heizvorrichtung.