DE2813713A1

DE2813713A1 - Steuersystem fuer eine anlage mit beweglicher saugvorrichtung zum aufsaugen von suspendierbarem material

Info

Publication number: DE2813713A1
Application number: DE19782813713
Authority: DE
Inventors: Nils Arne Sandberg
Original assignee: Ingenjoersfirman Nasandbergs Industrikonstruktioner AB; SANDBERGS N A ING FIRMAN; Trelleborg AB
Current assignee: Ingenjoersfirman Nasandbergs Industrikonstruktioner AB; SANDBERGS N A ING FIRMAN; Trelleborg AB
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1978-10-05
Also published as: ATA224278A; DK141378A; SE416107B; FI67489B; ES468393A1; FR2385924B1; CA1119695A; NO146526C; BR7802057A; DK148835C; NO781097L; IT7821903A0; PT67846A; GB1578495A; DK148835B; FI67489C; FR2385924A1; JPS54202A; US4278365A; IT1110469B

Description

INGENJÖRSFIRMAN N.A. SANDBERGS INDUSTRIKONSTRÜKTIONER AB und TRELLEBORG AB

BEZEICHNUNG: STEUERSYSTEM FÜR EINE ANLAGE MIT BEWEGLICHER SAUGVORRICHTUNG ZUM AUFSAUGEN VON SUSPENDIERBAREM MATERIAL

Die Erfindung bezieht sich auf Sauganlagen zum Aufsaugen von suspendierbarem Material mittels einer Saugdüse, die längs dreier zueinander senkrechter Achsen beweglich ist, von denen die eine Achse eine vertikale Achse ist und somit die beiden anderen Achsen in der Horizontalebene liegen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Weiterentwicklung und Verfeinerung des in der DE-PS P 25 20 732.3 und der DE-PA P 26 49 698.0 beschriebenen Steuersystems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Steuerung von Sauganlagen der obengenannten Art zu ermöglichen, nicht nur in Abhängigkeit von der gepumpten Strömungsmenge pro Zeiteinheit, sondern auch, oder alternativ, in Abhängigkeit von der Feststoffkonzentration der Strömung und des der Bewegung der Saugdüse entgegengesetzten Widerstandes, welcher von der Schlammkonzentration (oder allgemein der Feststof fkonzentration) oder von der Düse im Wege stehenden Hindernissen abhängig sein kann. Vor allem soll diese Steuerung zur Ueberwachung der Horizontalbewegung einer beweglichen Düsentragvorrichtung und der Arbeitstiefe der Düse ausgenutzt werden.

Diese Aufgaben werden durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche genannten Merkmale.

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gelöst.

Die Erfindung ist.in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 schematisch das erfindungsmässige System zur Steuerung der Bewegung einer in einer Kranbrücke mittels eines biegsamen Seils aufgehängten Saugeinheit mit Saugdüse und Pumpe,

Fig. 2 eine Saugeinheit mit einregelbarem Ballast und einem Tragseil mit einem Gewichts- oder Streckspannungsfühler, der im Steuersystem gemäss Fig. 1 enthalten sein und den Seilwinkelfühler ersetzen oder ergänzen kann,

Fig. 3 ein Diagramm, das eine mögliche Schwankungskurve der Fahrgeschwindigkeit der Kranbrücke bei dem er- findungsmässigen Steuersystem veranschaulicht,

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt eines Absetzbeckens mit Grenzschaltern für die Kranbrücke gemäss Fig. 1 sowie ein Diagramm zur Geschwindigkeitseinregelung, und

Fig. 5 und 6 schematisch im Grundriss bzw. Vertikalschnitt ein Absetzbecken mit festen Grenzschaltern für die Kranbrücke.

Fig. 1 zeigt eine von einem Seil 2 getragene Saugeinheit 1 mit einer Saugdüse 3 und einer Pumpe 4. Die Saugseite der Pumpe ist an die Saugdüse 3 angeschlossen, während die Druckseite der Pumpe an ein Steigrohr 5 in Form eines biegsamen Druckschlauches angeschlossen ist, von dem nur ein Teil gezeigt ist, das sich aber längs der die Fortsetzung des Schlauches darstellenden, vollen Linie 5' erstreckt. Der Schlauch mündet an einen Empfänger 6 oberhalb des Wasserspiegels in z.B. einem Absetzbecken. Im oberen Teil des durch die volle Linie 5¹ gezeigten Rohres 5 ist ein Strömungsmesser oder ein Feststoffkonzentrations-Fühler 7 mit einem Signalgeber vorgesehen, beispielsweise ein magnetischer Strömungsmesser oder ein sog. TS-Messer bekannten Typs, sowie ein elektromagnetisch betätigbares Steuerventil 8. Der

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Messer 7 ist mit seinem elektrischen Signalausgang an einen Grenzschalter 9 und einen Schalter 10 angeschlossen, welch letzterer aus der dargestellten Lage in eine Lage zum Anschluss an einen Steuerkreis 11 zur Steuerung des Ventils 8 über einen vorzugsweise voreinstellbaren Regler 12 umstellbar ist. In der in Fig. 1 gezeigten Lage ist der Schalter 10 an einen vorzugsweise voreinstellbaren Regler 13 angeschlossen, welcher seinerseits teils an ein Zeitrelais T (dessen Funktion im folgenden näher erläutert ist) und teils an einen Elektromotor M^ zum Betrieb einer Hubvorrichtung 14 angeschlossen ist, mit der die Einheit 1 über das Seil 2 in Abhängigkeit von dem Regler 13 zugesandten Signalen vom Messer 7 heb- und senkbar ist.

Der in Fig. 1 gezeigte Kreis 15 stellt einen Seilwinkelfühler/Signalgeber von vorzugsweise der in der DE-PA P 26 49698.0 geschilderten Art dar, welcher die Schrägstellung des Seils 2 abfühlt und davon abhängige elektrische Steuersignale an einen Signalkreis 16 sendet.

An den Signalkreis 16 ist das Zeitrelais T über einen elektronischen Grenzschalter 17 angeschlossen, der über das Zeitrelais den Motor M-, zum zwangsläufigen Heben der Einheit 1 nach einem während einer gewissen Zeit wirkenden Winkelausschlag des Seils 2 über einen vorbestimmten Wert hinaus betätigt.

Ehe die Beschreibung von Fig. 1 fortgesetzt wird, sei erwähnt, dass die Hubvorrichtung 14 von einem nicht gezeigten Wagen getragen ist, der in Querrichtung der Kranbrückenträger auf einer in Längsrichtung der Träger beweglichen Laufkatze fahrbar ist. Die Kranbrücke mit der Laufkatze und dem darauf beweglichen Wagen ist nur symbolisch in Form eines Antriebsrades 18 gezeigt und ist in Längsrichtung des Beckens bewegbar. Die DE-PS P 25 20732.3 zeigt eine Kranbrücke mit einer Laufkatze, die die Hubvorrichtung 14, mit deren Hilfe die Höhenlage der Einheit 1 einstellbar ist, trägt und in zwei senkrechten Richtungen in der Horizontalebene bewegt.

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An den Signalkreis 16 ist ferner ein vorzugsweise voreinstellbarer Regler 20 zur Steigerung und Minderung der Geschwindigkeit der Kranbrücke in Abhängigkeit von der Schrägstellung des Seils 2 angeschlossen. Der Signalausgang vom Regler 20 ist an einen Eingang eines Selektivwählers S zur Koordination von Steuersignalen für die Geschwindigkeitseinregelung der Kranbrücke angeschlossen. Der Selektivwähler S hat einen weiteren Eingang 22, der einen Signaleingang von einem Regler 23 bildet, welcher an einen Fühler 24 angeschlossen ist, um eine Steigerung oder Minderung der Kranbrückengeschwindigkeit (siehe unten) in Abhängigkeit von der Arbeitstiefe der Düse und indirekt der Höhe des Schlammbetts zu ermöglichen. Der Fühler 24 fühlt die Länge des von der Hubvorrichtung 14 ausgelaufenen Seils 2 und somit - ggf. in Kombination mit dem abgefühlten Seilwinkel - die Arbeitstiefe der Düse 3 ab. Der vom Wähler S ausgehende Signalkreis ist über einen zur Einregelung der Fahrgeschwindigkeit der Kranbrücke vorgesehenen Frequenzwandler 25 an einen elektrischen Antriebsmotor M₂ für das Antriebsrad 18 der Kranbrücke angeschlossen. Der Regler 23 und der Fühler 24 für die Höhenlage der Einheit 1 sind über nicht gezeigte, durch Handräder 26, 27 einstellbare Potentiometer an einen Höhenlagenmesser 28 vom Digitaltyp an ein Schaltpult angeschlossen, das generell mit 29 bezeichnet ist und Druckknöpfe "+Z" und "-Z" zur Handregelung der Kranbrücke über den automatisch vom Fühler 24 gesteuerten Regler und über den Wähler S und den Frequenzwandler 25 besitzt.

Das oben beschriebene Steuersystem arbeitet nach zwei Hauptprinzipien.
Hauptprinzip 1

üeblicherweise nimmt die gepumpte Strömungsmenge bei gesteigerter Schlammkonzentration ab, die einen gesteigerten Widerstand in der Rohrleitung 5 herbeiführt.

Falls angenommen wird, dass die Pumpe 4 nur Wasser

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durch die Rohrleitung 5 pumpt, erhält man am Messer 7 eine höchste Strömungsmenge Q, die gleich 100% gesetzt wird. Der Regler 13 kann voreingestellt werden, um durch Einregelung der Tiefenlage der Einheit 1 mittels der Hubvorrichtung 14 beispielsweise eine Strömungsmenge von 90% aufrechtzuerhalten. Falls die Strömungsmenge Q beispielsweise beim Start 100% beträgt, sendet der Messer 7 ein entsprechendes Signal an den Regler 13, der das Signal mit einem voreingestellten Wert von 90% vergleicht, und der Regler 13 senkt dann die Einheit 1 durch Betätigung des Motors M,, damit die Düse 3 in der für eine Strömungsmenge von 90% richtigen Tiefe im Schlammbett arbeiten kann. Falls die Strömungsmenge 90% von Q unterschritten wird, bedeutet dies, dass die Düse in einer zu hohen Schlammkonzentration arbeitet, und der Regler 13 sendet dann ein Steuersignal an den Motor M,, der die Einheit 1 hebt, wobei die eingesaugte Schlammkonzentration abnimmt. In dieser Weise wird also mittels des Reglers 13 die Tiefenlage der Einheit automatisch eingeregelt, um eine Strömung von etwa 90% von Q aufrechtzuerhalten .

Falls die Strömungsmenge 90% von Q überschreitet, obgleich sich die Saugdüse 3 der Einheit 1 in einer voreingestellten, untersten Lage befindet, wird der Grenzschalter 9 durch ein Auslösesignal vom Tiefenfühler 24 über den Regler 13 und vom Ausgangssignal vom Signalgeber des Messers 7 betätigt und stellt dabei den Schalter 10 von einer Strömungsregelung mittels des Motors M, (Heben und Senken) auf eine Strömungsregelung mittels des Steuerventils 8 um, wodurch der Steuerkreis seine kontinuierliche Arbeit auch dann fortsetzen kann, wenn die Tiefe des Schlammbettes durch das Schlammsaugen auf einen Wert reduziert worden ist, der eine Strömungsmenge von 90% bei normaler Ventileinstellung nicht langer gestattet, wodurch Störungen in der Steuerautomatik vermieden werden. Anstatt den Grenzschalter 9 durch Signale von sowohl 24 als auch 7 zu aktivieren,

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kann der Grenzschalter durch ein Signal von 7 allein aktiviert werden, indem man dem Grenzschalter eine Zeitrelaisfunktion geben kann, so dass er den Schalter 10 umstellt, wenn die Strömungsmenge 90% von Q mit einem gewissen Betrag während einer gewissen, eingestellten Zeit überschreitet.

In Fig. 1 ist auf einer vertikalen, zum Seil 2 parallelen Linie eine Tiefenskala mit vier Lagen I, II, III und IV gezeigt, für welche der Regler 13 vom Tiefenfühler 24 betätigt wird. Der Regler 23 ist auf diese Lagen eingestellt und reagiert auf ein Signal vom Fühler 24. Dieser Fühler kann ein von der Seilwinde der Hubvorrichtung 14 betätigter Winkelfühler sein, der die Winkellage der Winde abfühlt und davon abhängige Signale abgibt, wobei die Regler auf voreingestellte Signalwerte entsprechend den gewählten Lagen I-IV reagieren. Die unterste Lage I ist die tiefste zulässige Pumpenlage. Die nächste Lage II ist die Lage zum Start der Kranbrücke, die dritte Lage III ist die Lage zum Stillsetzen der Kranbrücke (die automatisch vom Regler 23 gestartet und stillgesetzt wird) und die oberste Lage IV ist die höchste zulässige Pumpenlage. Falls die Strömungsmenge unter 90% von Q sinkt, wird das Steuerventil 8 geöffnet, und falls die Strömungsmenge 90% von Q unterschreitet, obgleich das Steuerventil 8 in völlig offener Lage steht, wird der Schalter 10 automatisch auf diejenige Strömungsregelung eingestellt, die wie im zuerst beschriebenen Falle durch Heben und Senken der Einheit 1 bewirkt wird (der Schalter 10 steht dann wieder in der in Fig. 1 gezeigten Lage).

Wenn die Pumpeneinheit 1 während ihrer Aufwärtsbewegung die Lage III der Tiefenskala passiert, soll im angenommenen Falle der Fühler 24 dem Regler 23 den Befehl zum Stillsetzen der Kranbrücke geben, wobei der Regler 23 die Stromversorgung des Motors M„ unterbricht. Während die Kranbrücke stillsteht, arbeitet sich die Pumpeneinheit 1 infolge der mittels des Strömungsmessers

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7 über den Regler 13 stattfindenden Einregelung der Hubvorrichtung 14 wieder in den Schlamm hinein. Wenn die Einheit 1 die Lage II der Tiefenskala erreicht, wird der Kranbrückenmotor erneut durch ein Befehlssignal vom Fühler 24 an den Regler 23 gestartet. Der Fühler 24 kann für diese Lagen voreingestellt werden, von denen jedoch die Lagen I und IV zur Betätigung des Reglers 13 oft konstant sein können, während die Lagen II und III mittels der Potentiometer-Handräder 26, 27 am Schaltpult voreinstellbar sind. Hauptprinzip 2

Bei diesem Prinzip baut das Steuersystem auf die Tatsache, dass eine gesteigerte Schlammkonzentratxon dazu neigt, ein Nacheilen der Einheit 1 im Verhältnis zur Kranbrücke hervorzurufen. Ein solches Nacheilen bedeutet eine höhere Schrägstellung des Seils 2, d.h. der Winkellage des Seils im Verhältnis zu einer vertikalen Linie von der Hubvorrichtung 14.

Wenn die am Seil 2 hängende Pumpeneinheit 1 mittels der Kranbrücke über die Beckensohle 60 bewegt wird, entsteht infolge des Wasserwiderstandes ein gewisses Nacheilen der Einheit, d.h. das Seil 2 wird sich in einem gewissen Winkel zur Lotlinie schrägstellen. Wenn nun die Pumpeneinheit 1 in eine Schlammbank hineingeführt wird, wird der Winkelausschlag grosser. Dieser Winkelausschlag wird mittels des Winkelfühlers/Signalgebers 15 abgefühlt, der wie schon erwähnt von der in der DE-PA 26 49698.0 beschriebenen Ausführung sein kann. Der Winkelausschlag verursacht ein dazu proportionales Signal (Stromsignal) im Signalkreis 16, und dieses Signal wird über den Regler 20 und den Wähler S zum Frequenzwandler 25 geleitet, um die Geschwindigkeit der Kranbrücke einzuregeln. Der Kranbrückenmotor M„ kann ein Elektromotor sein, welcher zwischen z.B. der Geschwindigkeit ν = 100% und 15% der Geschwindigkeit ν stufenlos regelbar ist. Der Regler wird voreingestellt, so dass er beim Empfang eines Stromsignals, das der Winkelfühler/Signalgeber 15 bei einem.

■'β.

Seilwinkelausschlag αϊ aussendet, über den Frequenzwandler 25 den Motor M- mit einem der Geschwindigkeit ν = 100%, d.h. der Höchstgeschwindigkeit, entsprechenden Strom versorgt. Bei grösserem Winkelausschlag über al bis zu einem gewissen Winkelausschlag a2, wird der Signalstrom von 15 gesteigert und die Geschwindigkeit des Motors M„ auf eine Mindestgeschwindigkeit beim Winkel a2 reduziert. Der Grenzschalter 17 ist derart eingestellt, dass er bei einer Signalstärke umgestellt wird, die der Winkelfühler/Signalgeber 15 bei einem gewissen Winkel a3 abgibt, welcher grosser ist als a2. Wenn der Winkelausschlag a3 erreicht und ggf. überschreitet, so dass der Grenzschalter 17 umgestellt wird, wird die Pumpeneinheit 1 zwangsläufig hochgezogen.

Dieses zwangsläufige Hochziehen wird jedoch zeitmässig mit Hilfe des Zeitrelais T vorbestimmt. Wie im Zusammenhang mit dem Hauptprinzip 1 erwähnt, wird die Kranbrücke stillgesetzt, wenn die Pumpeneinheit 1 die Lage III auf der Tiefenskala erreicht, wobei die Pumpeneinheit 1 mit Hilfe der Schlammsaugautomatik eingeregelt wird, bis die Pumpeneinheit wieder die Lage II der Skala erreicht, in der die Kranbrücke wieder gestartet wird. Die Lage der Pumpeneinheit gemäss der Skala trägt somit zur Einregelung der Kranbrückengeschwindigkeit bei, aber wenn die Pumpeneinheit 1 nahe der Lage I der Skala (geringe Schlammbettiefe) arbeitet, wird die Geschwindigkeit der Kranbrücke ausschliesslich vom Winkelfühler/Signalgeber 15 gesteuert. Wenn die Pumpeneinheit 1 hochgezogen und nahe der Lage III der Skala arbeitet (jedoch nicht über dieser Lage), so bedeutet dies, dass das Schlammbett eine Spitze hat, und die Kranbrücke wird auf eine niedrigere Geschwindigkeit eingestellt. Die Grosse der Mindestgeschwindigkeit kann durch Voreinstellung des Reglers 23 bestimmt werden. Die Fahrgeschwindigkeit der Kranbrücke wird hierdurch direkt proportional zur Höhe des Schlammbetts und die Geschwindigkeitsänderung der Kranbrücke direkt proportional zum Winkelausschlag

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des Seils 2.

Es leuchtet ein/ dass die Grosse des Winkelausschlags des Seils 2 nicht nur von der Fahrgeschwindigkeit der Kranbrücke und der Bewegung der Pumpeneinheit 1 durch ein Schlammbett, sondern auch von der Länge des Seils 2 (der Arbeitstiefe der Einheit 1) und - was für die im folgenden näher beschriebene Einregelung wichtig ist - vom Gewicht der Pumpeneinheit 1 abhängig sein kann. Man kann dieses Gewicht erforderlichenfalls steigern oder es einstellbar machen, wodurch die Anlage stets für den wirtschaftlichsten Betrieb bei verschiedenen Bedingungen einstellbar wird.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer einstellbaren Gewichtsbelastung der Einheit 1. Diese Vorrichtung besteht aus zwei Ballasttanks 30, die entweder von der Pumpe 4 gefüllt und entleert werden oder mittels einer Leitung an eine Luftquelle (nicht gezeigt) auf der Kranbrücke angeschlossen sein können. Dadurch dass die Tanks 30 mit Wasser gefüllt werden, kann das Gewicht der Einheit 1 gesteigert werden, und durch Ausblasen des Wassers mit Luft kann die Belastung reduziert werden. Es sei jedoch bemerkt, dass die Ballasttanks für die Beschreibung der Funktion der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung nicht erforderlich sind.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, betätigt das Seil 2 einen Gewichtsfühler 40, der bekannten Typs sein kann, beispielsweise eine Federwaage nit elektrischem Signalgeber 41, der mittels eines geeigneten Schalters (nicht gezeigt) an den Regler 13 oder den Regler 17 in Fig. 1 angeschlossen werden kann. Wird der Signalgeber an den Regler 17 in Fig. 1 angeschlossen, kann der Motor M. sowohl in bezug auf den Seilwinkel als auch auf das abgefühlte Gewicht im Seil eingeregelt werden.

Wenn die Pumpeneinheit im Schlammbett kräftig saugt, nimmt die Zugspannung im Seil zu, aber wenn das Gewicht der Düse zähem Schlamm oder der Beckensohle aufruht, nimmt die Zugspannung im Seil ab. Im elekt-

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rischen Signalkreis 42 kann ein Zeitrelais T, angebracht werden. Nach einer gewissen Zeit wird ein Impuls zum Heben der Pumpe zu einer gewissen Höhe ausgelöst, falls die Zugspannung im Seil zu diesem Zeitpunkt noch immer einen vorbestimmten Wert unterschreitet, beispielsweise 70% der bei frei am Seil in einer gewissen Tiefe getragener Einheit 1 vorliegenden Zugspannung. Diese Einregelung kann mit den für das Steuersystem in Fig. 1 beschriebenen Funktionen kombiniert werden, auch derart, dass die Bewegungen der Kranbrücke durch Steuersignale vom Gerät 40 betätigt werden.

Jedes Mal wenn die Hubvorrichtung einen Senkungsbefehl vom Steuersystem in Fig. 1 bekommt, erhält das Zeitrelais T, einen Nullstellimpuls, aber wenn die Pumpendüse die Beckensohle erreicht hat und ein Senkungsbefehl kein Senken herbeiführt, wird das Zeitrelais nicht rückgestellt, und in diesem Falle wird die obengenannte Einregelung vorgenommen.

Diese Vorrichtung lässt sich auch zur Einregelung der Kranbrücke benutzen, falls die Einheit 1 steckenbleiben und die Belastung am Seil einen gewissen Wert überschreiten sollte. Ein Steuerimpuls kann dann über den Wähler S oder direkt über den Frequenzwandler 25 zum Kranbrückenmotor M„ gesandt werden, um die Kranbrücke stillzusetzen oder sogar rückwärts fahren zu lassen.

Die Einregelung der Anlage zum Fortbewegen der Kranbrücke mit verschiedenen Geschwindigkeiten in Abhängigkeit vom Schlammprofil (oder allgemein dem Sohlenprofil), zur Einregelung der Tiefenlage und zum Umschalten des Steuerkreises zwischen ein- und ausgeschaltetem Ventil 8 mit Hilfe des Strömungsmessers 7 kann somit mit einer Einregelung mittels des Seilwinkelfühlers 15, des Seillängenfühlers 24 und des Gewichtsfühlers in Fig. 2 kombiniert werden.

Ferner ist es möglich, die Fahrgeschwindigkeit der Kranbrücke hin und her längs einer bestimmten Strecke wie im vorliegenden Falle längs eines Absetzbeckens -

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nach einem vorbestimmten Bewegungsschema zu variieren. An einem der Räder der Kranbrücke kann ein Tachometer angebracht werden, welches Teile einer Radumdrehung abfühlt, oder auch kann ein anderes Instrument benutzt werden, das bei Bewegung der Kranbrücke längs ihrer Bahn die Bewegungsstrecke abfühlt und beispielsweise für eine Fahrstrecke, die der Beckenlänge L in Fig. 3 entspricht, einen vollen Ausschlag geben, beispielsweise einen Ausschlag von Vo bis Vmax. Das Instrument kann ein Steuersignal von beispielsweise zwischen 4 und 20 mA für einen Ausschlag von zwischen Vo und Vmax abgeben. Dieses Signal kann über einen Regler, beispielsweise den Regler in Fig. 1, und den Frequenzwandler 25 die Fahrgeschwindigkeit proportional zur Strömung einregeln. Dabei kann man den Steuerstrom für den Motor M„ zwischen 4 und 20 mA voreinstellen und den höchsten Strom die höchste Fahrgeschwindigkeit bestimmen lassen, und durch Kontaktfunktionen für das Ein- und Ausschalten des Frequenzwandlers kann beispielsweise das in Fig. 3 gezeigte Längengeschwindigkeitsdiagramm erhalten werden.

Fig. 1 zeigt als Beispiel ein solches Tachometer bei 50 am Kranbrückenrad 18. Das Tachometer ist über den Regler 23 und den Wähler S an den Frequenzwandler 25 angeschlossen.

Durch diese Einrichtung kann der Kranbrücke für jede bestimmte Lage in der Längsrichtung des Beckens eine gewisse Fahrgeschwindigkeit zugeordnet werden.

Man kann beispielsweise mit drei Strömen I., I_ und I arbeiten, wo

I, ein zwischen 4 und 20 mA einstellbarer Strom ist, I„ ein zwischen 4 und 20 mA einstellbarer Strom ist, und I ein veränderlicher Strom vom Tachometer 50 ist,

der somit von der Lage der Kranbrücke abhängig ist.

An bestimmten Stellen, wie Gl und G2 in Fig. 4, können längs des Beckens Grenzschalter zum Umschalten zwischen den Strömen I. und I_? angebracht werden, wodurch für entgegengesetzte Fahrtrichtungen z.B. die in

Fig. 3 gezeigte Geschwindigkeitskurve erhältlich ist. Diese Methode lässt sich mit Vorteil beispielsweise beim Hochpumpen von Schlamm niedriger Schlammkonzentration (dünner Schlamm) gebrauchen, und wenn es erwünscht ist, dass die Kranbrücke mit verschiedenen konstanten oder variierenden Geschwindigkeiten bewegt werden kann, beispielsweise um der Hubvorrichtung Zeit zu geben, einer vorbestimmten Beckensohlenkontur 60 (Fig. 4) oder schrägen Beckenkanten zu folgen.

Bevor die Kranbrücke kehrtmacht, ist es jedoch zweckdienlich, die Geschwindigkeit in der aus dem rechten Teil der Kurve im Diagramm gemäss Fig. 3 ersichtlichen Weise zu reduzieren.

Der Strom I braucht nicht zur Einregelung der Geschwindigkeit benutzt zu werden; er kann auch zur Einregelung der Tiefenlagen der Pumpeneinheit 1 benutzt werden, um ein wirksames Aufsaugen von Schlamm in Becken mit schräger Sohle 60 oder eine Einregelung des Steuerventils 8 in der Leitung 5 zu ermöglichen, um hierdurch die Durchströmung zu regeln.

Das tatsächliche Profil eines Schlammbettes in einem Absetzbecken formt sich bekanntlich nach der Zusammensetzung des Sediments, und da diese Zusammensetzung variieren kann, kann auch die Profilform variieren. Eine andere Veränderliche ist die Schlammkonzentration, die von oben nach unten in Abhängigkeit von der Art und Lagerungszeit des Schlammes schwankt. Die Erfindung ermöglicht eine automatische Einregelung in Abhängigkeit aller dieser Faktoren.

In der obigen Beschreibung wurde angenommen, dass die Strömungsmenge mit Hilfe eines ausgesprochenen Strömungsmessers gemessen wird. Bei reinem Wasser pumpt die Pumpe ein Höchstvolumen von Q m /min. Wenn gemäss der oben gegebenen Beschreibung das Steuersystem für eine normale Strömungsmenge von 90% von Q und zum Aussenden von Rückstellsignalen beiderseits dieses Wertes eingestellt wird, ist das Steuersystem bestrebt, danach

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diesen Wert aufrechtzuerhalten, was durch Heben und Senken der Pumpeneinheit 1 zum Aufrechterhalten des Wertes 90% von Q erfolgen kann, d.h. die Pumpe arbeitet ständig für den Transport von Sediment in der 90% von Q entsprechenden Konzentration.

Die Tiefe des Schlammprofils kann in Längsrichtung eines Absetzbeckens stark schwanken. In gewissen Teilen kann die Schlammtiefe gering und die Konzentration gleichzeitig niedrig sein. Da das Sediment in einem Absetzbecken eine bestimmte Lagerungszeit hat, müssen auch dünne Schichten reingesaugt werden können. Innerhalb dieser Bereiche arbeitet die Schlammsaugautomatik wie folgt.

Statt des Strömungsniessers 7 kann man einen Konzentrationsfühler mit Signalgeber benutzen, beispielsweise einen sog. TS-Gehaltmesser (Trockensubstanzgehaltmesser) des von EUR-Control Sverige Försäljnings AB in Säffle, Schweden, verkaufen Typs. Ein solcher Konzentrationsfühler oder TS-Gehaltmesser kann die Schlammkonzentration abfühlen und ein hierzu proportionales elektrisches Signal abgeben.

Im folgenden sind einige Beispiele der mittels der erfindungsmässigen Steuerausrüstung erhältlichen Einregelung beschrieben.

Beispiel 1

Es wird angenommen, dass man in einem Absetzbecken ein Schlammprofil hat, das sich in drei Bereiche A, B und C mit verschiedener Sedimenttiefe unterteilen lässt.

Im Bereich A ist die Schlammkonzentration am höchsten, und der Fühler 7, welcher in diesem Falle ein Konzentrationsfühler ist, arbeitet innerhalb eines voreingestellten, oberen Belastungsbereichs mit einer gewissen, bestimmten Signalstärke über einem Normalbereich, der der Belastung des Fühlers im Bereich B entspricht, wo die Konzentration durchschnittlich niedriger ist, während die Konzentration im Bereich C durchschnittlich die niedri^te ist und die Signalstärke unter dem Normalbereich liegt.

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Im Bereich A erfolgt das Hochpumpen mit voller
Strömung. Die Strömung durch den Fühler 7 wird bei einer voreingestellten Konzentration durch Heben und Senken
sowie durch schrittweises Bewegen der Einheit 1 in waagerechter Richtung aufrechterhalten, beispielsweise gemäss dem Steuerschema, das in der DE-PA P 25 20 732.3 beschrieben ist.

Wenn die Schlammkonzentration abnimmt, beginnt der Fühler 7, für die im Bereich B vorherrschende Schlamm-

tiefe zu arbeiten, und dann erfolgt ein Uebergang zu der im Bereich C vorherrschenden Schlammtiefe.

Wie bereits erwähnt, ist die Konzentration im
Bereich B höher als im Bereich C oder höchstens gleich
dem voreingestellten Wert (massige Sedimenttiefe). Das

Aufsaugen erfolgt mit voller Strömung. Die voreingestellte Konzentration wird durch Steigerung und Minderung der Fahrgeschwindigkeit der Kranbrücke aufrechterhalten.

Wenn die Fahrgeschwindigkeit ihren Höchstwert erreicht hat und die Konzentration nicht aufrechterhalten werden kann, erfolgt ein Uebergang zum Bereich C, und

wenn die Fahrgeschwindigkeit ihren Mindestwert erreicht hat und die Konzentration dennoch nicht aufrechterhalten werden kann, erfolgt eine Rückkehr zum Bereich A. Die
Anlage arbeitet somit in Abhängigkeit vom Schlammprofil und lässt keinen Teil des Schlammbetts über längere Zeit unberührt.

Wenn im Bereich C gearbeitet wird, wo die Sedimentschicht geringe Tiefe hat, wird die voreingestellte Konzentration durch Minderung der Strömung mittels des in

Fig. 1 gezeigten Ventils 8 aufrechterhalten. Die Minderung der Strömung wird zu einer vorbestimmten Mindestströmung fortgesetzt, damit auch bei sehr geringen
Sedimentmengen zumindest eine gewisse Strömung aufrechterhalten werden kann.

Beispiel 2

Dieses Beispiel betrifft die Bewegung der Kranbrücke in dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Becken.

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Die Pumpe 4 beginnt ihre Arbeit in der Lage "Start" und wird von der Kranbrücke zur Auslaufseite 70 des Beckens bewegt.

Ein Grenzschalter GRl wird von einer Metallplatte betätigt, deren Länge der Breite der Leitwände 71 entspricht und die gegenüber diesen Leitwänden auf der Kranbrücke angebracht ist.

Wenn sich die Kranbrücke zur Auslaufseite 70 des Beckens bewegt und an einem zweiten Grenzschalter GR2 vorbeiläuft, gleichzeitig wie der Grenzschalter GRl betätigt ist, führt die Pumpe eine seitliche Bewegung in "positiver" Richtung aus, bis der Grenzschalter GRl nicht länger betätigt wird. Hat diese seitliche Bewegung nicht stattgefunden, wenn die Einheit 1 die Leitwand fast erreicht hat, sorgt ein Grenzschalter GR3 für Notausschaltung der Kranbrücke und gibt ein Warnungssignal ab. Der restliche Teil der seitlichen Bewegung erfolgt, wenn die Kranbrücke kehrtmacht und sich zum Einlauf des Beckens bewegt.

Falls GRl und GR3 gleichzeitig betätigt werden, wenn sich die Kranbrücke zur Einlaufseite 72 des Beckens bewegt, erfolgt der restliche Teil der seitlichen Bewegung, welcher stattgefunden hätte, falls GRl nicht betätigt worden wäre, wenn die Kranbrücke am Auslauf kehrt-macht. Bei beendetem Arbeitszyklus geht die Pumpe zur Lage "Start" und wird stillgesetzt, falls die an einem Vorwahlzähler (nicht gezeigt) eingestellte Anzahl Arbeitszyklen ausgeführt worden ist.

Hat das Becken schräggestellte Längswände, kann die Einheit 1 derart gesteuert werden, dass die unterste Lage der Düse der Neigung der Wand (oder einer erwünschten Neigung) folgt.

Die Schlammsaugautomatik arbeitet übrigens längs der geneigten Beckenwände in derselben Weise wie im restlichen Becken, d.h. die Pumpe wird von der Höhe und Konzentration des Schlamms gesteuert.

Aus Obigem geht hervor, dass das erfindungsmässige

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•ao.

Steuersystem mehrere Kombinationsmöglichkeiten bietet und durch verschiedene Umschalt- und Zeitfunktionen ergänzt werden kann, so dass eine grosse Anzahl verschiedener Programme ausgeführt werden kann. Das erfindungsmässige System wird hierdurch vielseitig verwendbar und ermöglicht eine Vollautomatisierung mit Fernüberwachung.

Die Signalimpulse des Steuersystems sind vorzugsweise Stromsignale der Grössenordnung mA, und man kann die Arbeitsfunktionen der Anlage an einer im Abstand von der Anlage liegenden Ausrüstung zur Registrierung, Anzeige und Fernsteuerung verfolgen.

Gemäss einer in Fig. 1 durch gestrichelte Linien gezeigten Abänderung kann das Steuerventil 8 entbehrt werden, und die Strömungsregelung stattdessen durch Einregelung der Drehzahl des Pumpenmotors vorgenommen werden. Bei dieser Abänderung kann der Signalausgang des Strömungs- oder Konzentrationsfühlers 7 durch Betätigung des Grenzschalters 9 und des Schalters 10 statt an das Steuerventil 8 (welches hier entbehrt werden kann) an einen Frequenzwandler 80 und über diesen an den Motor der Pumpe 4 zur Einregelung der gepumpten Strömung angeschlossen werden. In dieser Weise braucht in der Leitung 5 zum Empfänger 6 keine Drosselung angeordnet zu werden, und man vermeidet die Gefahr einer Verstopfung.

Zur automatischen Reinigung des Rohrleitungskreislaufs 5, des Fühlers 7 und des Ventils 8 (fall.s ein solches verwendet wird) kann die Vorrichtung eine an die · Leitung 5 nach dem Fühler 7 angeschlossene Wasserpumpe umfassen. Wird das Ventil 8 benutzt, kann dieses geschlossen werden, und die Wasserpumpe kann zum Pumpen von reinem Wasser durch die Leitung 5 zur Düse 3 gestartet werden. Benutzt man statt des Steuerventils 8 eine Einregelung des Motors der Pumpe 4, kann statt des Ventils 8 ein Absperrventil vorgesehen und die Wasserpumpe an den Strömungsauslauf des Fühlers 7 angeschlossen

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werden. Diese Reinigungsvorrichtung kann mittels des Fühlers 7 über den Regler 13 oder die Umschaltvorrichtung 9, 10 eingeregelt werden und dürfte nicht auf der Zeichnung gezeigt werden brauchen, da sie durch die obige Beschreibung leicht verständlich sein dürfte.

Nach einer oder mehreren, raschen Reinspülungen kann eine im Steuerkreis vorgesehene Alarmvorrichtung (nicht gezeigt) aktiviert werden, falls die Anlage nicht völlig reingespült sein sollte, so dass der normale Betrieb automatisch wiederaufgenommen v/ird.

Es sei auch bemerkt, dass man statt einer elektrisch betriebenen Pumpe 4 eine hydraulisch betriebene Pumpe benutzen kann.

Das erfindungsmässige Steuersystem ist ein wirksames Hilfsmittel zur Steuerung von Sauganlagen zur kontinuierlichen Reinigung von Absetzbecken und ermöglicht die Verwendung von Becken einfacherer Konstruktion als bisher. Beispielsweise kann man Becken mit festen Kiessohlen, asphaltierten Sohlen, mit Gummituch bekleideten Sohlen, Betonsohlen usw. benutzen. Da die Saugeinheit 1 die Sohle nicht mit Kratzern oder ähnlichen Mitteln zu berühren braucht, sondern mit der Saugdüse einige cm über der Sohle arbeiten kann, kann das feste Sohlenmaterial nach völlig anderen Gründen als beispielsweise der Frage, ob der Schlamm wiederverwendet werden soll oder nicht, und völlig unabhängig von den natürlichen Grundverhältnissen gewählt werden.

Das erfindungsmässige Steuersystem lässt sich auch für Anlagen zur Sedimentaufnahme aus Seen und Wasserlaufen benutzen, in welchem Falle die tragende, bewegliche Vorrichtung beispielsweise ein Floss, ein Kahn oder anderes Schiff sein kann. Ausserdem kann die Anlage auch an Land zum Aufsaugen von z.B. in Luft suspendierbarem Material benutzt werden.

Die Erfindung ist also nicht auf Anlagen zum Aufsaugen von Schlamm aus Absetzbecken begrenzt, sondern lässt sich überall dort verwenden, wo man die Bewegung

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einer Saug- und Pumpeneinheit längs dreier zueinander senkrechter Achsen zu steuern wünscht.

Gemäss einer Ausführungsform kann das Steuersystem derart ausgebildet sein, dass die Pumpendrehzahl beim Heben der Pumpe auf Befehl vom Seilwinkelfühler automatisch gesteigert wird. Dies bietet die Möglichkeit, dass die Pumpe bei Arbeit in der Nähe der Beckensohle/ also bei geringer Schlammtiefe (Dicke des Schlammbetts), nur mit niedriger, wirtschaftlich optimaler Leistung arbeitet. Nimmt die Schlammtiefe an irgendeiner Stelle zu, so dass der Pumpe mit der Düse ein Hebebefehl erteilt wird, ist die Pumpendrehzahl· zum wirksamen Saugen von Schlamm zu steigern, wo das Schlammbett tiefer ist. Normalerweise genügt es, die Pumpe mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten in Abhängigkeit von der Schiammtiefe (der Dicke des Schiammbetts) arbeiten zu lassen, nämlich einer energiewirtschaftlich günstigen Drehzahl·, wenn die Düse über geringe Schiammtiefen bewegt wird, und einer Höchstdrehzahl·, wenn die Düse über ein Schiammbett grösserer Tiefe (Dicke) bewegt wird.

Ferner sei bemerkt, dass die Pumpe nicht unbedingt von einem Eiektromotor angetrieben zu werden braucht. Auch hydrauiisch oder pneumatisch betriebene Pumpenmotoren können benutzt werden, und in gewissen Fäilen kann ein Teil· des Steuersystems vom hydrau^schen oder pneumatischen Typ sein.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum geregelten Aufsaugen von in Luft oder Flüssigkeit suspendierbarem Material mittels einer an eine Pumpe angeschlossenen Saugdüse durch eine Rohr- " leitung und einen daran angeschlossenen Strömungs- oder Feststoffkonzentrationsfühler, wobei die Saugdüse über ein Tragseil oder ähnliches, biegsames Tragglied mittels einer Hubvorrichtung getragen ist, die ihrerseits mittels einer Vorrichtung zum Bewegen der Hubvorrichtung und der Düse längs zumindest einer waagerechten Achse mit regelbarer Geschwindigkeit getragen ist, während die Düse mittels der Hubvorrichtung höhenverstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtung (14) zur Höheneinstellung der Düse (3) mittels einer Steuervorrichtung durch Signale vom Strömungs- oder Feststoffkonzentrationsfühler (7) gesteuert wird, und dass der Strömungsoder Feststoffkonzentrationsfühler (7) voreingestellt ist, um ein Steuersignal an die Hubvorrichtung (14) zum Heben oder Senken der Düse (3) abzugeben und hierdurch die Strömungs- oder Feststoffkonzentrationsmenge pro Zeiteinheit in der Rohrleitung (5) wiederherzustellen, wenn die Strömungs- oder Feststoffkonzentrationsmenge pro Zeiteinheit einen vorbestimmten Wert überschreitet bzw. unterschreitet, der unter einem Höchstwert (Q) liegt, und dass der elektrische Steuerkreis, an den der Strömungs- oder Feststoffkonzentrationsfühler (7) angeschlossen ist, beim Ueberschreiten oder Unterschreiten eines vorbestimmten, oberen bzw. unteren Schwellenwerts der Strömungs- oder Feststoffkonzentrationsmenge pro Zeiteinheit und in Abhängigkeit von der Zeit oder der Arbeitstiefe der Düse das Steuersignal vom Strömungsoder Feststoffkonzentrationsfühler (7) an ein Steuerventil (8) oder alternativ an den Antriebsmotor der Pumpe (4) sendet, um durch Betätigung des Ventils (8) oder der Pumpe die Strömungsmenge zu steigern oder zu mindern, so dass der Steuerkreis hierdurch bestrebt ist,

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die Strömungs- und/oder Feststoffkonzentrationsmengen pro Zeiteinheit innerhalb bestimmter Grenzen aufrechtzuerhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heben und Senken der Pumpe auch durch Betätigung der Hubvorrichtung (14) in Abhängigkeit von der Schrägstellung des biegsamen Traggliedes (2) im Verhältnis zur Lotlinie gesteuert wird, ggf. in zeitabhängiger Weise.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkreis von einer Einregelung der Arbeitstiefe der Düse (3) durch Steuerung der Hubvorrichtung (14) auf eine Einregelung mittels der Pumpe (4) oder des Steuerventils (8) und umgekehrt in Abhängigkeit von Signalstärke und Zeit oder in Abhängigkeit von Signalstärke und einer vorbestimmten, abgefühlten Düsentiefe umgeschaltet wird.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Strömungs- oder Konzentrationsfühlers auch die Bev/egungsgeschwindigkeit der genannten Vorrichtung (18) zum Bewegen der Hubvorrichtung (14) und der Düse (3) in bezug auf die abgefühlte, durch die Rohrleitung (5) gepumpte Strömungsoder Konzentrationsmenge gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Vorrichtung (18) zum Bewegen der Hubvorrichtung (14) und der Düse (3) zum Start und Stillstand und vorzugsweise auch in bezug auf die Geschwindigkeit durch Steuersignale von einer Vorrichtung (24) zum Abfühlen der Arbeitstiefe der Düse gesteuert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der genannten Vorrichtung (18) zum Bewegen der Hubvorrichtung

(14) in Abhängigkeit von der Schrägstellung des·biegsamen Traggliedes bei bestimmten Schrägwinkelgrenzen und ggf. in Kombination mit der Zeit gesteuert wird.

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7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gepumpte Strömungs- und/oder Konzentrationsmenge in Abhängigkeit von Signalen von einer die Gewichtsbelastung oder die Streckspannung des beweglichen Traggliedes (2) abfühlenden Vorrichtung gesteuert wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Vorrichtung (18) zum Bewegen der Hubvorrichtung (14) auch in Abhängigkeit von der Lage der Vorrichtung (18) in einer bestimmten Bewegungsbahn gesteuert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägstellung des Seils (2) im Verhältnis zur Lotlinie mittels eines Seilwinkelfühlers (15) abgefühlt wird, und dass die Drehzahl des Pumpenmotors in Abhängigkeit vom Seilwinkel eingeregelt wird.

10. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum geregelten Aufsaugen von in Luft oder Flüssigkeit suspendierbarem Material, umfassend eine Pumpe, eine an die Pumpe mittels einer einen Strömungsoder Feststoffkonzentrationsfühler umfassenden Rohrleitung angeschlossene Saugdüse, die über ein Tragseil oder ähnliches, biegsames Tragglied mittels einer Hubvorrichtung getragen ist, die ihrerseits mittels einer Vorrichtung zum Bewegen der Hubvorrichtung und der Düse längs zumindest einer waagerechten Achse mit regelbarer Geschwindigkeit getragen ist, während die Düse'mittels der Hubvorrichtung höhenverstellbar ist, gekennzeichnet durch einen Steuerkreis (9-13, 16, 17, 20-29), welcher an einen dem Strömungs- und Feststoffkonzentrationsfühler (7) zugeordneten Signalgeber angeschlossen ist, der an den Steuerkreis Signale sendet, die zur Strömungsund Feststoffkonzentrationsmenge proportional sind, und dadurch dass der Steuerkreis bei Ueber- bzw. Unterschreiten von vorzugsweise voreinstellbaren, oberen bzw. unteren Grenzwerten der Strömungs- und Feststoffkonzen-

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trationsmenge pro Zeiteinheit in der Rohrleitung (5) und in Abhängigkeit davon und von der Zeit und/oder der Arbeitstiefe der Düse Steuersignale an ein Steuerventil (8) und/oder an den Antriebsmotor der Pumpe (4) sendet, um durch Betätigung des Steuerventils und/oder der Pumpe die Strömung zu regeln.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkreis an den Pumpenmotor (4) zur Drehzahleinregelung angeschlossen ist, derart, dass die Pumpendrehzahl beim Heben der Pumpe auf ein Befehlssignal von einem im Steuerkreis enthaltenen Seilwinkelfühler (15) beim üeberschreiten eines bestimmten Grenzwertes des Seilwinkels im Verhältnis zur Lotlinie gesteigert wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkreis an den Seilwinkelfühler (15) angeschlossen oder anschliessbar ist und die Hubvorrichtung (14) in Abhängigkeit vom Seilwinkel im Verhältnis zur Lotlinie steuert.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-11, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkreis an eine Vorrichtung (24) angeschlossen oder anschliessbar ist, welche die ausgelaufene Seillänge und somit die Arbeitstiefe der Düse (3) abfühlt und an den Steuerkreis zur Arbeitstiefe proportionale Signale zur Steuerung der Hubvorrichtung (14) sendet.

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