DE2538001C3 - Überlaufeinrichtung für das Überschußwasser eines Laderaum-Saugbaggers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlaufeinrichtung für das Überschußwasser eines Laderaum-Saugbaggers, mit einem Überlaufwehr zwischen dem Laderaum und einem Überlaufbecken, von dem aus das Wasser über einen Auslauf nach außenbords geführt wird.

Bei einem derartigen Hoppersaugbagger wird mittels Saugköpfen Sand od. dgl. vom Grund eines Gewässers hochgepumpt Dabei schweben die Feststoffpartikel des Baggergutes in dem mitgepumpten Wasser, welches in einen Laderaum des Saugbaggers eingeführt wird. Im Laderaum setzen sich die schwereren Partikel am Boden ab, während die leichteren Partikel mit dem Überschußwasser über das Überlaufwehr in ein Überlaufbecken gelangen, von wo das mit leichten Feststoffpartikeln angereichterte Überschußwasser wieder in das Gewässer zurückläuft Durch die Anreicherung des Überschußwassers mit Feststoffpartikeln wird das Wasser im Baggerbereich trübe.

Eine Überlaufeinrichtung der eingangs bezeichneten Gattung ist aus der Zeitschrift »Hansa« 1972, S. 1083 bis 1093, insbesondere S. 1087 bekannt. Bei dieser bekannten Überlaufeinrichtung für einen Hoppersaugbagger ist das Überlaufwehr dem Wassereinlauf am Laderaum gegenüberliegend am vorderen Querschott angebracht und erfolgt der Auslauf zunächst gemäß der Darstellung in Fig. IA und bei größerem Tiefgang gemäß der Darstellung in F i g. 1B, wobei in beiden Fällen eine erhebliche Trübung des Umgebungswasser eintritt

Bei einer anderen bekannten Überlaufeinrichtung erfolgt der Auslauf des Überschußwassers oberhalb der Wasserlinie. Dabei wird das Überschußwasser, welches über die Ebene des Überlaufwehres ansteigt in ein Überlaufbecken eingeführt und von dort über einen Auslauf direkt auf die Oberfläche des Umgebungswassers abgelassen, so daß dort eine erhebliche Trübung eintritt. Bei einer anderen Ausführungsform wird Wasser, welches im Laderaum über das Überlaufwehr ansteigt ebenfalls in ein Überlaufbecken eingeführt und von dort mittels eines Auslaufes nach außenbords weitergeleitet jedoch mündet der Auslauf in diesen Fällen unterhalb der Wasserlinie. Es hat sich jedoch gezeigt daß im OberschuBwaser, welches aus dem Laderaum in das Überlaufbecken überfließt erhebliche Luft enthalten ist so daß beim Austritt dieses Oberschußwassers unterhalb der Wasserlinie die

ίο eingeschlossene Luft nach oben steigt und dabei die Feststoffpartikel mit sich reißt Im Ergebnis schweben somit eine große Anzahl von Luftbläschen zusammen mit den feinen Feststoffpartikeln des Überschußwassers an die Oberfläche des Umgebungswassers, so daß dieses im Ergebnis ebenso getrübt wird wie bei der erstgenannten Überlaufeinrichtung, obwohl der Austritt des Überschußwassers unterhalb der Wasserlinie erfolgt und an sich ein schnelles Absinken der Feststoffpartikel zum Grund erwartet werden könnte (siehe auch F i g. 1 A— IC).

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Überlaufeinrichtung der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, bei der die Trübung des Umgebungswassers eingeschränkt ist.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß aufsteigende Luftblasen die Hauptverursachung für die erhebliche Trübung des Wassers sind. Es hat sich gezeigt daß das langsame Aufsteigen feiner Gasbläschen zusammen mit den feinen Feststoffpartikeln im Überschußwasser für die erhebliche Trübung verantwortlich ist und daß die Lufteinschlüsse im Überschußwasser vor allem beim Überlauf aus dem Laderaum in das Überlaufbecken erfolgen. Anhand von Modellversuchen konnte im Anschluß an diese, der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis ermittelt werden, daß eine Trübung des Umgebungswassers tatsächlich weitestgehend vermieden werden kann, wenn die im Überschußwasser enthaltenen Lufteinschlüsse nicht bis unter die Wasserlinie gelangen.

Aufgrund dieser Erkenntnisse wird die gestellte Aufgabei bei einer Überlaufeinrichtung der eingangs bezeichneten Gattung dadurch gelöst, daß Einrichtungen zur Verringerung des Gehalts an Luftbläschen im Überschußwasser vorgesehen sind.

Mit der dadurch erzielten Verringerung des Gehaltes an Luftbläschen im Überschußwasser können die Feststoffpartikel, ohne von fein verteilten Liiftbläschen Auftrieb zu erhalten schnell absinken, so daß die Trübung des Umgebungswassers stark verringert wird.

Zwar ist auch in der vorher genannten Literaturstelle bereits erwähnt, daß die Einlaufe und Überläufe des Laderaumes so gestaltet werden sollten, daß wenig Turbulenz und Luftanreicherung an den Sandkörnern entsteht. Dabei geht es aber nicht um eine Einschrän kung der Trübung des Umgebungswassers, sondern vielmehr darum, daß eine Anlagerung von Luft am Feststoffkorn dessen wirksames Volumen, nicht aber dessen Gewicht vermindert, so daß sich seine Sinkgeschwindigkeit im Laderaum vermindert und

mehr Sandkörner mit dem Überschußwasser wieder aus dem Laderaum gelangen, als wenn den Feststoffkörnern weniger Luft anhaftet. Unter dem Gesichtspunkt einer möglichst guten Füllung des Laderaumes spielt es keine Rolle, ob am Überlaufwehr mehr oder weniger Lufteinschlüsse erfolgen und welcher Gehalt an Luftbläschen überhaupt im Überschußwasser vorliegt, da bereits im Überschußwasser enthaltene Feststoffpartikel für die Beladung ohnehin bereits verloren sind.

Um einen möglichst langen Strömungsweg des Oberschußwassers zu erzielen und damit den unvermeidlichen Lufteinschlüssen im Anschluß an das Überlaufwehr möglichst ausgiebig Gelegenheit zu geben, an die Oberfläche aufzusteigen und somit aus S dem Wasser zu entweichen, ist bevorzugt im Überlaufbecken unterhalb des Überlaufwehres eine schräg angestellte Ablenkplatte vorgesehen. Eine derartige schräge Auftrefffläche ist zwar auch aus der genannten Literaturschrift bereits bekannt; jedoch handelt es sich hier um der Boden der Überlaufrinne selbst und nicht um eine eigene Ablenkplatte, so daß der Strömungsweg des Überschußwassers hierdurch im bekannten Falle nicht vergrößert wird.

In bevorzugter Weiterbildung sind im Überlaufbekken Umlenkelemente im Strömungsweg des Überschußwassers angeordnet, so daß dieses in einem verschlungenen Strömungsweg zum Auslauf gelangt und auf diesem Weg ausreichend Zeit verbleibt, damit Luftbläschen entweichen können.

Mit besonderem Vorteil ist im Auslauf ein Regelschieber vorgesehen, dessen öffnung in Abhängigkeit von der Füllhöhe im Überlautbecken veränderbar ist. Hierdurch wird vermieden, daß die Standhöhe des Wassers im Überlaufbecken in den Bereich der Höhe des Einlasses des Auslaufes gelangt und so Luftbläschen direkt in den Auslauf mitgerissen werden können. Ein Regelschieber im Auslauf ist zwar auch in der Überlaufeinrichtung nach der genannten Literaturstelle bereits vorgesehen, jedoch handelt es sich hier um einen handbetätigten Regelschieber, mit dem eine Drosselung des Auslaufes derart erfolgen soll, daß möglichst wenig Sog im Laderaumteil in der Nachbarschaft des Überlaufwehres entsteht, um in diesem Bereich des Laderaumes eine gute Füllung zu gewährleisten.

In ganz bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind am Boden des Überlaufbeckens Austrittsöffnungen für Druckluft vorgesehen. Hierdurch werden große, schnell steigende Druckluftblasen in das Überschußwasser eingeleitet, welche die feinen eingeschlossenen Luftbläschen mit an die Oberfläche reißen und so aus dem Überschußwasser entfernen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA-IC drei Prinzipdarstellungen bekannter Überlaufeinrichtungen,

F i g. 2 schematisch vereinfacht eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Überlaufeinrichtung an einer Bordseite eines Laderaum-Saugbaggers,

F i g. 3 schematisch vereinfacht eine Seitenansicht aus Richtung des Pfeiles III in F i g. 2,

F i g. 4 schematisch vereinfacht eine Seitenansicht aus Richtung des Pfeiles IV in F i g. 2,

F i g. 5 schematisch vereinfacht eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Überlaufeinrichtung gemäß F i g. 2 und

F i g. 6 schematisch vereinfacht eine Seitenansicht eines Laderaum-Saugbaggers mit einer erfindungsgemäßen Überlaufeinrichtung.

Wie in den F i g. 2 bis 5 veranschaulicht ist, ist ein Überlaufbecken 1 mit einer Mehrzahl von Abschnitten, im Beispielsfalle mit zwei Abschnitten, an der Überlaufseite des Laderaumes 2 derart angeordnet, daß eine Mehrzahl von Biegungen im Strömungsweg des aus dem Laderaum 2 überlaufenden Überschußwassers im Überlaufbecken entsteht. Im vorderen Abschnitt des Überlaufbeckens 1 im Anschluß an den Laderaum 2 ist eine geneigte Ablenkplatte 4 angeordnet, auf welche das aus dem Laderaum 2 über das Überlaufwehr 3 austretende Wasser auftrifft Zwischen dem Rumpfboden 6 des Saugbaggers und dem zweiten Abschnitt des Überlaufbeckens 1 erstreckt sich ein Auslaß 5 für das Überschußwasser, so daß das aus dem Überlaufbecken 1 austretende Wasser wieder nach außenbords abgeführt wird. Am Einlaß des Auslaufes 5 ist ein Regelschieber 7 vorgesehen, ier mittels eines Hydraulikzylinders 8 geöffnet ode - geschlossen werden kann, so daß die Standhöhe d :s Wassers in den Überlaufbecken 1 auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden kann. Alternativ kann der Regelschieber 7 auch im Auslauf 5 angeordnet sein. Im Überlaufbecken 1 ist ein Wasserstandshöhenmesser 9 vorgesehen, der ebenso wie der Hydraulikzylinder 8 mit einer handbetätigbaren oder nicht näher dargestellten automatischen Steuereinrichtung verbunden ist, so daß der Regelschieber 7 in Abhängigkeit von der Standhöhe des Wassers im Überlaufbecken 1 automatisch geschlossen oder geöffnet werden kann. Im Überlaufbecken 1 sind Verteilerrohre 10 vorgesehen, durch die hindurch Druckluft in das durch das Überlaufbecken 1 hindurchströmende Überschußwasser eingeleitet werden kann.

Im Betrieb strömt Überschußwasser über das Überlaufwehr 3 und fällt auf die Ablenkplatte 4 hinab, entlang der es in den ersten Abschnitt des Überlaufbekkens 1 einfließen kann. Dabei wird die kinetische Energie des fallenden Wassers durch die Ablenkplatte 4 ausreichend vernichtet, so daß bereits die Bildung von Lufteinschlüssen weitgehend behindert ist und diese dadurch vermindert werden. In dem Überlaufbecken 1 fließt das Wasser über eine vergleichsweise lange Strömungsstrecke, die in F i g. 2 durch Pfeile angezeigt ist, und wechselt dabei an den Biegungen die Strömungsrichtung, so daß im Wasser enthaltene Luftblasen an die Wasseroberfläche aufschwimmen und in die Umgebungsatmosphäre eintreten. Da der Strömungsweg des Wassers im Überlaufbecken 1 lang ist, steht für die Luftblasen im Überlaufwasser genügend Zeit zur Verfügung, an die Wasseroberfläche hochzuschweben und sich zu verflüchtigen, bevor das Wasser in den Auslauf 5 eintritt. Wenn die Länge des Strömungsweges nicht ausreicht, um auch feine Luftblasen an die Oberfläche aufschwimmen zu lassen, so kann Druckluft durch die Verteilerrohre 10 in das Wasser eingeblasen werden. Dies fördert die Bildung von ausreichend großen Luftblasen im Wasser und erhöht die Steiggeschwindigkeit der Luftblasen, wobei auch noch verbleibende feine Luftblasen mitgerissen werden können, so daß das Wasser in ausreichendem Umfang von Luftblasen gereinigt wird. Daher enthält das durch den Ablaßkanal 5 austretende Überschußwasser fast keine Luftblasen mehr. Wenn die Standhöhe des Wassers in dem Überflußbecken 1 unter die Höhe des Einlasses des Auslaufes 5 abfällt, so strömen Luftblasen mit in den Auslauf 5 ein. Um dies zu vermeiden, ist der Regelschieber 7 am Einlaß oder im Inneren des Auslaufes 5 vorgesehen, so daß eine konstante Füllhöhe des Überlaufbeckens 1, d. h. eine stets sicher oberhalb des Einlasses des Auslaufes 5 liegende Wasserstandhöhe, eingestellt werden kann. Auf diese Weise kann ein Einströmen von Luftblasen in den Auslauf 5 vermieden werden.

Da das über den Auslauf S nach außenbords abgelassene Überschußwasser keine Luftblasen enthält, werden die im Überschußwasser enthaltenen Feststoffpartikel nicht durch den Auftrieb der vorbeisteigenden Luftblasen auseinandereerissen. sondern sinken unter

dem Einfluß des hohen statischen Druckes des Füllstandes in dem Überlaufbecken 1 wie eine eng umgrenzte Wolke auf den Grund ab.

Wie in Fig.6 veranschaulicht ist, zieht ein als Schleppkopfsauger ausgebildeter Saugbagger einen Schlepparm It, der auf dem Grund 12 aufliegt, hinter sich nach, so daß mittels einer Saugpumpe 13 Material vom Grund 12 durch eine Förderleitung in den Laderaum 2 gefördert werden kann. Das Volumen der Mischung aus Baggergut und Wasser hängt vom Druck ab, mit dem der Schleppkopf am Ende des Schlepparmes 11 auf den Grund 12 aufgedrückt wird, sowie von der Zusammensetzung des Materials des Grundes 12. Daher wechselt die Überlaufmenge an Überschußwasser in Abhängigkeit von dem Volumen des in den Laderaum 2 geförderten Baggergutes und ist nicht konstant. Um jedoch die Füllstandshöhe in den Überlaufbecken 1 konstant zu halten, wird der Öffnungszustand des als Regelschieber 7, als Klappe oder sonst wie als Absperrorgan ausgebildeten Stellgliedes für die Füllstandshöhe mittels des Hydraulikzylinders 8 eingestellt, wobei der Hydraulikzylinder 8 seinerseits in Abhängigkeit vom Steuersignal des Füllstandshöhenmessers 9 gesteuert wird.

Die Anordnung des Regelschiebers 7 kann statt am Einlaß des Auslaufes 5 auch am Auslauf 5 gegebenenfalls unterhalb der Wasserlinie W. L. vorgenommen werden. Wenn der Überlauf des Überschußwassers beginnt, so wird das Absperrorgan wie der Regelschieber 7 unterhalb der Wasserlinie geschlossen, so daß das Wasser den Auslauf 5 vollständig anfüllt und die Luft vollständig aus dem Auslauf 5 im Bereich oberhalb der Wasserlinie entweicht. Nachdem der Auslauf 5 vollständig mit Überlaufwasser gefüllt ist, wird das Absperrorgan unterhalb der Wasserlinie geöffnet, so daß das Wasser gesteuert nach außenbords abgelassen wird, derart, daß die gewünschte Füllstandshöhe im Überlaufbecken 1 aufrechterhalten wird. Auch bei einer solchen Abwandlung können Luftblasen aus dem abgelassenen Wasser »virksam entfernt werden. Anstelle eines Schiebers unterhalb der Wasserlinie kann auch selbstverständlich irgend ein anderes Absperrorgan wie ein Ventil, eine Klappe oder ein Hahn eingesetzt werden; weiterhin kann das Überschußwasser auch unmittelbar aus dem zweiten Abschnitt des Überlaufbeckens 1 durch die Öffnung im Rumpfboden 6 des Saugbaggers nach außenbord abgelassen werden, so daß ein kanalartiger Auslauf 5 unnötig wird. Statt Biegungen im Strömungsweg des Überschußwassers im Überlaufbecken 1 vorzusehen, kann auch ein Überlaufbecken mit einer solchen Breite vorgesehen werden, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Überschußwassers im Überlaufbecken so niedrig wird, daß ausreichend Zeit zur Verfügung steht, in der die Luftblasen aufsteigen und in die Umgebung entweichen können, bevor das Überschußwasser nach außenbords abgelassen wird.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, können mit Hilfe der vorliegenden Erfindung im Überschußwasser eines Saugbaggers enthaltene Luftblasen ausreichend entfernt werden, bevor das Überschußwasser nach außenbords abgelassen wird. Da der Pegei des Überschußwassers im Überlaufbecken auf einem konstanten Wert gehalten werden kann und da das Überschußwasser über eine ausreichend lange Zeitspanne im Überlaufbecken verweilt, treten keine Luftblasen in dem in das Umgebungswasser abgelassenem Überschußwasser auf. Damit ist sicher vermieden, daß in das Überschußwasser eintretende Luftblasen schwebende kleine Feststoffpartikel im Umgebungswasser des Baggers nach oben treiben und so das Wasser trüben. Eine Trübung des Wassers in der Umgebung des Baggers ist daher weitestgehend vermieden. Selbst wenn das Volumen der Mischung aus Baggergut und Wasser, welche in den Laderaum gefördert wird, sich ändert, so kann dennoch die Füllstandshöhe im Überlaufbecken mittels eines Regelsystems konstant gehalten werden, so daß Luftblasen nicht im abgelassenen Wasser mitgeführt werden. Dabei beeinträchtigt die Montage und der Betrieb einer solchen Vorrichtung in keiner Weise den üblichen Baggerbetrieb. Da das Überschußwasser erst abgelassen wird, nachdem die Füllstandshöhe im Überlaufbekken einen vorbestimmten Wert erreicht hat und der Auslauf vollständig mit Wasser gefüllt ist, ist eine Mitführung von Luftblasen im abgelassenen Wasser vollständig vermieden. Dabei können sogar ganz feine Luftblasen im Überschußwasser durch Einblasen von Druckluft in das Überlaufbecken aus dem Wasser ausgetrieben werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. fjberiaufeinrichtung für das Überschußwasser eines Laderaum-Saugbaggers, mit einem Oberlaufwehr zwischen dem Laderaum und einem Oberlaufbecken, von dem aus das Wasser über einen Auslauf nach außenbords geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Verringerung des Gehalts an Luftbläschen im Oberschußwasser vorgesehen sind.

2. Überlauf einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Überlaufbecken (1) unterhalb des Oberlaufwehrs (3) eine schräg angestellte Ablenkplatte (4) vorgesehen ist

3. Oberlaufeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Oberlaufbecken (1) Umlenkelemente im Strömungsweg des Überschußwassers angeordnet sind.

4. Oberlaufeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslauf ein Regelschieber (7) vorgesehen ist, dessen öffnung in Abhängigkeit von der Füllhöhe im Überlaufbekken (1) veränderbar ist

5. Überlaufeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Überlaufbeckens (1) Austrittsöffnungen für Druckluft vorgesehen sind.