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Vorrichtung zur Beseitigung von auf Wasser schwimmenden
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flüssigen Stoffen, insbesondere öl, von stark bewegten Wasserflächen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beseitigung von auf Wasser
schwimmenden flüssigen Stoffen, insbesondere öl, die geeignet ist, ihre Funktion
auch auf stark bewegten Wasserflächen, beispielsweise bei hohem Seegang, zu erfüllen.
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Vorrichtungen zur Beseitigung von auf Wasser schwimmenden Stoffen,
insbesondere von Öl, sind bekannt. So ist in der DE-PS 1 284 363 eine schwimmfähige
Vorrichtung zur Beseitigung von auf dem Wasser, insbesondere in größeren Lachen
schwimmenden, flüssigen Stoffen, mit einem im Wasser angeordneten umgrenzten Raum,
in dem die zu beseitigende Flüssigkeit strömt und mit Mitteln, z.B. Pumpen zum Fördern
der in den umgrenzten Raum geströmten Flüssigkeit aus diesem, bekannt, die gekennzeichnet
ist durch zwei unabhängig voneinander, einzeln oder gemeinsam zu betätigende Fördersysteme,
insbesondere Pumpensysteme, von denen das eine System Wasser unterhalb der Grenzfläche
Wasser zu beseitigende Flüssigkeit nach unten absaugt und das zweite System die
zu beseitigende Flüssgkeit aus dem umgrenzten Raum, in die sie infolge der durch
das erste System bewirkten Wasserströmung zu diesem Raum einfließt, absaugt. Auch
aus der DE-PS 2 030 209 ist eine schwimmfähige Vorrichtung zur Beseitigung von auf
Wasser schwimmenden Stoffen bekannt, die einen im Wasser angeordneten umgrenzten
Raum
aufweist, in den die zu beseitigende Flüssigkeit strömt und
mit zwei unabhängig voneinander einzeln oder gemeinsam zu betätigenden Fördersystemen
mittels des einen Fördersystems durch Absaugen von Wasser unterhalb der Grenzfläche
Wasser/ zu bescitigende Flüssigkeit der Flüssigkeitsspiegel innerhalb des umgrenzten
Raumes abgesenkt wird und mit dem zweiten System die zu beseitigende Flüssigkeit
oberhalb der genannten Grenzflächen aus dem umgrenzten Raum abgesaugt wird, wobei
der umgrenzte Raum aus einem im Wasser angeordneten, sich selbsttätig einstellenden
Ring besteht. Bei dieser Vorrichtung ist der Ring als Hohlring mit veränderbarem
Auftrieb so ausgebildet, daß er bei abgeschalteter oder ungenügender Förderung mit
seiner Oberkante aus der Flüssigkeitsoberfläche hervorragt und bei genügender Förderung
mit seiner Oberkante unter der Flüssigkeitsoberfläche des Außenraumes liegt.
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Die bekannten Vorrichtungen zeigen bei der Beseitigung von auf Wasser
schwimmendem öl eine gute Wirksamkeit, solange die Wasseroberfläche in Ruhe ist
oder sich nicht allzu stark bewegt. Bei der Vorrichtung nach der DE-PS 2 o30 209
wird durch die Ausbildung des den Raum umgrenzenden Ringes als Hohlkörper, der sich
infolge seines Auftriebs den Bewegungen der Wasseroberfläche bis zu einem gewissen
Maße anpassen kann, die Funktion der Vorrichtung auch bei nicht allzu stark bewegter
Wasserfläche gewährleistet.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei stark bewegten Wasserflächen,
beispielsweise bei hohem Seegang, der Hohlkörper unregelmäßig überflutet wird, wodurch
große Wassermassen in die Vorrichtung eindringen, die zu einer zusätzlichen Vermischung
von Wasser und zu beseitigender Flüssigkeit führen, wodurch der Separiervorgang
beeinträchtigt wird. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß diese Störung nicht dadurch
ausgeschaltet werden kann, daß Vorrichtungen zur Dämpfung der einfallenden Wellen,
beispiels weise Wellenbrecher, vor die Vorrichtung vorgeschaltet werden.
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Eine solche Wellendämpfung würcle zu einer l.eistungsminderung der
Separiervorrichtung führen.
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Andererseits besteht ein starkes Bedürfnis nach Vorrichtungen zur
Beseitigung von auf Wasser schwimmenden Stoffen, insbesondere von öl, die auch bei
hohem Seegang störungsfrei arbeiten. Das Hauptanwendungsgebiet der Vorrichtungen
zur Beseitigung von auf Wasser schwimmenden Stoffen liegt z.Zt.
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in der Bekämpfung der ölpest, die insbesondere durch Havarieren von
öltankern verursacht wird. Da solche Havarien insbesondere durch ungünstige Witterungsbedingungen,
wie beispielsweise Sturm und hohen Seegang, beeinflußt werden, ist gerade die Funktionsfähigkeit
solcher separater Vorrichtungen bei hohem Seegang von entscheidender Bedeutung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten schwimmfähigen
Vorrichtungen zur Beseitigung von auf Wasser schwimmenden Stoffen so zu verbessern,
daß sie auch bei hohem Seegang funktionsfähig bleiben.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine schwimmfähige Vorrichtung zur
Beseitigung von auf Wasser, insbesondere in größeren Lachen schwimmenden Stoffen,
insbesondere öl, mit einem im Wasser angeordneten umgrenzten Raum, in den die zu
beseitigende Flüssigkeit strömt, und mit zwei unabhängig voneinander einzeln oder
gemeinsam zu betätigenden Fördersystemen, insbesondere Pumpsystemen, bei der mittels
eines Fördersystems durch Absaugen von Wasser unterhalb der Grenzfläche Wasser/zu
beseitigende Flüssigkeit der Flüssigkeitsspiegel innerhalb des umgrenzten Raumes
abgesenkt wird und mit dem zweiten System die zu beseitigende Flüssigkeit oberhalb
der genannten Grenzfläche aus dem umgrenzten Raum abgesaugt wird, wobei der umgrenzte
Raum aus einem im Wasser angeordneten, sich selbsttätiv einstellenden Ring besteht,
der als Hohlring
mit veränderbarem Auftrieb so ausgebildet ist,
daß er bei abgeschalteter oder ungenügender Förderung mit seiner Oberfläche aus
der Flüssigkeitsoberfläche hervorragt und bei genügender Förderung mit seiner Oberkante
unter der Flüssigkeitsoberfläche des Außenraumes liegt, wobei innerhalb des Hohlringes
mindestens ein weiterer umgrenzter Raum mit einem weiteren Hohlring mit veränderbarem
Auftrieb so angeordnet ist, daß er bei abgeschalteter oder ungenügender Förderung
mit seiner Oberkante aus der Flüssigkeitsoberfläche hervorragt und bei genügender
Förderung mit seiner Oberkante unter der Flüssigkeitsoberfläche der Flüssigkeit
zwischen dem Hohlring und dem weiteren Hohlring bzw. den weiteren Hohlringen liegt.
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Überraschenderweise wird durch die Kombination von zwei oder mehr
Hohlringsystemen mit den entsprechenden Fördersystemen nicht nur die Saugleistung
der Separatorvorrichtung erhöht, sondern es wird auch die Anfälligkeit der bisher
bekannten einfachen Vorrichtungen gegen Überflutungen durch hohen Seegang wesentlich
herabgesetzt. Die Hohlkörper haben selbst dann, wenn sie von hohem Seegang überflutet
werden, eine wellendämpfende Wirkung, die die Wirkung herkömmlicher Wellenbrecher
bei weitem übertrifft. Demzufolge ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung, daß
auch bei stark bewegter Wasserfläche bzw. bei hohem Seegang, die zu entfernende
Flüssigkeit in reiner Form entfernt werden kann. Dadurch wird die ölsaugleistung
und der Reinheitsgrad des öles beim Absaugvorgang wesentlich verbessert.
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Die ölsaugvorrichtung der äußeren Kammer kann, falls bei sehr stark
bewegter See größere Mengen Wasser mitgesaugt werden, in ihrer Förderleistung gedrosselt
oder völlig abgeschaltet werden. In diesem Fall dient der äußere Schwimmring nur
noch als Wellendämpfung gegenüber der stark bewegten See. Es hat sich als zweckmäßig
erwiesen, wenn der äußere Hohlring feststellbar ist, d.h. wenn er mittels einer
Feststelleinrichtung
so betätigt werden kann, daß er relativ zunt
umgrenzten Raum eine starre Position einnimmt. hierzu kann er beispielsweise mit
einer Feststelleinrichtung mit einem starren Teil der Vorrichtung, beispielsweise
dem umgrenzten Raum, den Schwimmkörpern oder anderen starren Teilen fest verbunden
werden.
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Um gegebenenfalls die ölsaugvorrichtung der äußeren Kammer abzuschalten,
ist es erforderlich, daß die Fördersysteme einzeln schaltbar und regelbar sind.
Das bedeutet, daß sowohl die Systeme, die die spezifisch schwerere Flüssigkeit nach
unten absaugen, als auch die Systeme, die die spezifisch leichtere Flüssigkeit nach
oben absaugen, einzeln bedienbar und schaltbar sind.
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Wird aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels der das Wasser
fördernden Systeme das Wasser aus den umgrenzten Räumen abgesaugt, so sinkt der
Wasserspiegel und damit der Flüssigkeitsspiegel in den umgrenzten Räumen. Die schwimmfähigen
Ringe nehmen dann eine Mittelstellung zwischen der Flüssigkeitsoberfläche im umgrenzten
Raum und außerhalb des umgrenzten Raumes ein. Bei ausreichend tiefer Absinkung des
Spiegels im umgrenzten Raum ist diese Mittelstellung so, daß von außen über die
Oberkante des Ringes hinweg die Flüssigkeit und gegebenenfalls Wasser in den umgrenzten
Raum einströmen kann. Je mehr Flüssigkeit und Wasser aus dem umgrenzten Raum gefördert
werden, desto tiefer sinkt der Spiegel im umgrenzten Raum und damit der entsprechende
Ring.
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Desto mehr Flüssigkeit und gegebenenfalls Wasser fließen aber auch
über die Oberkante des jeweiligen Ringes in den Raum ein, bis sich ein Gleichgewicht
zwischen der abgesaugten Menge und der zufließenden und gegebenenfalls über den
weiter innen liegenden Ring abfließenden Menge eingestellt hat. Die die zu beseitigende
Flüssigkeit fördernden Systeme werden dabei erst dann zugråchaltet, wenn sich auf
dem Wasser im jeweiligen
begrenzten Raum eine Schicht dieser Flüssigkeit
aufgebaut hat, die so stark ist, daß praktisch keine Gefahr mehr besteht, daß mit
diesem System Wasser abgesaugt wird.
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Die Möglichkeit zur Anderung des Auftriebs des jeweiligen Hohlringes
erlaubt es auch, die Überlaufkanten sehr fein einzustellen und den verschiedenen
spezifischen Gewichten der zu reinigenden Gewässer (z.B. Salzwasser) oder Verunreinigungen
Rechnung zu tragen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zusätzlich zu dem bereits bekannten
Hohlring einen oder mehrere weitere Hohlringe aufweisen, wobei im allgemeinen für
die Trennung von Erdöl und Wasser auch bei hohem Seegang bereits ein weiterer Hohlring
hinreichend ist. Bei der Trennung von nicht mischbaren Flüssigkeiten, deren spezifische
Gewichte jedoch nur wenig auseinander liegen, oder wenn beispielsweise mehrere nicht
mischbare Flüssigkeiten von Wasser separiert werden sollen, deren spezifische Gewichte
dichtbeeinander liegen, kann es zweckmäßig sein, mehr als einen weiteren Hohlring,
beispielsweise zwei,drei, vier oder mehr weitere Hohlringe vorzusehen.
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Hierdurch ergeben sich dann mehrere Brunnensysteme, die die Trennleistung
erhöhen, die jedoch auch einzeln benutzt werden können. Die erfindungsgemäßge Vorrich
ung bietet sogar die Möglichkeit, bis zu einem gewissen Maße auch in der abzutrennenden
Flüssigkeit enthaltene Festkörper mit abzuscheiden.
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Als Hohlkörper eignene sich alle schwimmfähigen Hohlkörper, die in
schwimmendem Zustand einen Teil der Wasseroberfläche lückenlos umschließen können.
Wegen ihrer leichten Herstellbarkeit sind Hohlringe bevorzugt. Die Hohlkörper können
zur Regulierung ihres Auftriebs mit einem Trimmittel gefüllt werden. Um auch Flüssigkeiten
abtrennen zu können, die erst bei höheren Temperaturen gut handhabbar sind, ist
in einer
beovrzugten Ausführungsform vorgesehen, die Hohlkörper
beheizbar auszugestalten. Die Heizung kann mit heißen Gasen, wie heißer Luft oder
heißen Dämpfen, wie Wasserdampf, durchgeführt werden.
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Die Hohlkörper können in an sich bekannter Weise an der Unterfläche
eine Nut aufweisen, in die das Gefäß mit der Oberkante eingreift, wobei die Nut
Gaszuführungen, insbesondere Luftzuführungen besitzen kann. Die Ringe können aber
auch mittels eines umlaufenden Faltenbalges mit dem Gefäß verbunden sein. Die letztere
Befestigungsart ist bevorzugt.
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Zweckmäßig kann die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung von Schwimmern
getragen werden, die ggf. auch zusätzlich zur Stabilität des Systems beitragen können.
Die Vorrichtung kann aber auch ohne Schwimmer durch ihren Eigenauftrieb schwimmfähig
gehalten werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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In den Figuren 1 bis 3 ist die Erfindung an Ausführungsformen beispielsweise
dargestellt und nachstehend erläutert, wobei betont wird, daß alle Einzelmerkmale
und deren Kombinationen erfindungswesentlich sind.
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Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
bei ausgeschalteten Fördersystemen, in der die umgrenzten Räume eine ringförmige
Gestalt aufweisen, Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung wie in Fig. 1, bei der jedoch die Fördersysteme eingeschaltet sind-
Fig.
3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei ausgeschalteten Fördersystemen,
in der die umgrenzten Räume eine ring- und wannenförmige Gestalt aufweisen, Fig.
4 einen entsprechenden Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie in Fig.
3, bei der jedoch die Fördersysteme eingeschaltet sind, Fig. 5 ein Schema der Wirkungsweise
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn beispielsweise bei extrem hohem Seegang
die Fördervorrichtungen des äußeren umgrenzten Raumes abgeschaltet sind, während
die Fördervorrichtungen des inneren umgrenzten Raumes eingeschaltet sind und Fig.
6 einen Schnitt durch die Hohlringe 1 und 101, die in der Unterfläche eine Nut aufweisen.
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In den Figuren wird der umgrenzte Raum 10 aus mehreren geschlossenen
Gefäßen 1, 102 usw. gebildet, auf deren jeweiligem äußeren Rand der Hohlring 1,
101 usw. aufgesetzt ist. Im Boden des jeweiligen Gefäßes 2, 102 sind Rohrstutzen
8, 108 angeordnet, an denen seitlich das das Wasser aus dem umgrenzten Raum 10 absaugende
Fördersystem 9, 109 angeschlossen ist. Die im jeweiligen umgrenzten Raum 10, 110
liegende öffnung 15, 115 der Rohrstutzen 8, 108 ist jeweils mit einem Ventilkörper
-7, 107 verschließbar und die im freien Wasser liegende jeweilige Öffnung 16, 116
mit einem Ventilkörper 17,117. Die beiden Ventilkörper 7,107 und 17,117 sind mit
Führungsstangen 6,106 miteinander verbunden. Der obere Ventilkörper 7,107 trägt
dabei jeweils den entsprechenden Schwimmer 5,1Ö5 des Ventils. Ist der Wasserspiegel
18,118 bzw. Flüssigkeitsspiegel 21,121 im umgrenzten Raum 10,110 so weit abgesenkt,
daß der jeweilige Ventilkörper 7, 107 in der jeweiligen öffnung 15,115 aufsitzt,
kann mittels des Fördersystems 9,109 kein Wasser mehr aus den umgrenzten Räumen
gefördert werden. Die Fördersysteme 9,109 saugen dann nur das Wasser durch die öffnungen
16,116. So wird verhindert daß durch das Fördersystem 9,119 zu beseitigende Flüssigkeit
aus dem umgrenzten Raum 10,110 abgesaugt und wieder dem Außen wasser zugeführt wird.
Der Ring 1,101 kann in seiner Unterfläche
eine Nut 19,119 -aufweisen,
in die das Gefäß 2,102 mit seiner Oberkante eingreift. Die zu beseitigende Flüssigkeit
fließt über die jeweilige Oberkante 20,l20 der Ringe l,lol in den jeweiligen umgrenzten
Raum ein. In den umgrenzten Räumen lo,llo wird die zu beseitigende Flüssigkeit mittels
der Fördersysteme 11,111 abgesaugt, deren Ansaugstutzen unterhalb der Oberfläche
21, 121 der zu beseitigenden Flüssigkeit liegt.
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Die Ringe l,lol sind in senkrechter Richtung frei beweglich.
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Die Ansaugstutzen 22, 122 für die zu beseitigende Flüssigkeit tragen
die Schwimmer 14,114. Durch den Anschluß 13,113 für eine Heizung können Heizmittel,
z.B. Dampf in die Ringe l,lol eingefüh werden. Auch ist es möglich, durch die Gasanschlüsse
12,112, z.B. Luftanschluß, Gas in die hohlen Ringe l,lol oder in die Nut 19,119
zu drücken. An Gefäß 2 sind Arme 4 befestigt, deren anderes Ende an Schwimmern 3
befestigt ist. Die Schwimmer 3 tragen die gesamte Vorrichtung.
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Wird mittels des Fördersystems 9,lo9 unterhalb der Grenzfläche Wasser/
zu beseitigende Flüssigkeit aus den umgrenzten Räumen lo,llo Wasser abgesaugt, sinken
die Wasserspiegel 18,118 in diesen Räumen. Der jeweils schwimmfähige Ring l,lol
nimmt eine Mittellage zwischen den beiden Flüssigkeitsspiegeln innerhalb und außerhalb
der jeweiligen umgrenzten Räume lo,llo ein, bis über die Oberkanten 20, 120 der
Ringe l,lol die zu beseitigende Flüssigkeit und gegebenenfalls Wasser in die umgrenzten
Räume einströmen. Sobald die Schicht der zu beseitigenden Flüssigkeit im jeweiligen
umgrenzten Raum so stark ist, daß keine Gefahr mehr besteht, daß mit den Fördersystemen
11,111 Wasser aus den umgrenzten Räumen abgesaugt wird, werden diese Fördersysteme
11,111 zugeschaltet.
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In den Ausführungsformen der Fig. 1, 2 , 3 und 4 sind die jeweiligen
hohlen Ringe 1, lol mittels eines Faltenbalges an der Oberkante des Gefäßes 2,1o2
befestigt.
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Mittels der am Arm 4 befestigten Feststellvorrichtung kann die Höhe
des Hohlringes 1 fixiert werden.
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