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Vorrichtung zum Absaugen von Sand,
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Schlamm, Erde und dergleichen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Absaugen von Sand, Schlamm, Erde und dergleichen unter Verwendung einer Gas-,
insbesondere Luftströmung, mit einem Saugrohr, einem Sauggebläse und einer Abscheideeinrichtung
zum Abscheiden des abgesaugten Materials aus dem Gas bzw. der Luft.
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Vorrichtungen dieser Art sind weit verbreitet. Die Wirkung beruht
dabei häufig nicht auf einer reinen Vakuumwirkung, sondern darauf, daß eine starke
Luftströmung erzeugt wird, durch die das abzusaugende Material mitgerissen wird.
Dabei besteht z.B. der Vorteil, daß grössere Förderhöhen als lediglich unter Ausnutzung
eines Vakuums erreicht werden können. Mit reinen Vakuummethoden können z.B. wasserhaltige
Schlämme bekanntlich höchstens 8 m hoch gefördert werden. Arbeitet man aber mit
einer genügend starken Gas- oder Luftströmung, so wird das abzusaugende Material
zusammen mit dem Wasser in der Luft durch Wirbel zerteilt und auch über Höhen mitgerissen,
die mehr als 8 m betragen können.
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Zum Absaugen von Sand, Schlamm, Erde und dergleichen, die von Wasser
bedeckt sind, läßt sich dieses Verfahren aber gar nicht oder höchstens auf sehr
unvorteilhafte Weise ausüben. Befindet sich das abzusaugende Material nämlich in
entsprechender Tiefe, insbesondere
in einer Tiefe von mehr als 8
m, so kann das Material und das Wasser nicht mehr angesaugt werden. Befindet sich
das abzusaugende Material aber nur in verhältnismäßig geringer Tiefe, so könnte
durch entsprechend starke Luftströmungen und geeignet geformte Düsen zwar noch erreicht
werden, daß keine reine Vakuumförderung erfolgt, sondern daß auch immer noch genug
Luft mit angesaugt wird, um Sand, Schlamm, Erde und dergleichen mit dem Wasser zusammen
anzusaugen.
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Dabei werden aber sehr große Mengen von Wasser neben dem eigentlichen
abzusaugenden Material mitgerissen, die dann eine sehr aufwendige Abscheideeinrichtung
erforderlich machen, in der das Wasser von der Saugluft und den abzusaugenden Materialien
wie Sand, Schlamm, Erde und dergleichen getrennt werden muß. Diese Probleme sind
wegen der beträchtlichen Förderleistung sehr groß und erfordern sehr große Abscheideeinrichtungen,
Filter oder dergleichen.
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So können ohne weiteres Saugleistungen von 120 m3/min.
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auftreten, wobei dann durch die entsprechend großen Filter-bzw. Abscheideeinrichtungen
die Vorrichtung sehr groß werden muß.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, durch die von Wasser bedeckte Materialien wie Sand, Schlamm,
Erde und dergleichen abgesaugt werden, ohne daß gleichzeitig grössere Mengen von
Wasser abgesaugt werden, die dann anschließend abgeschieden werden müssen.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Vorrichtung eine
Druckgasquelle, insbesondere eine Druckluftquelle; einen Schlauch, eine Rohrleitung
oder dergleichen
zum Leiten des Druckgases oder der Druckluft zur
Saugöffnung des Saugrohrs; und nach unten offene Einrichtungen aufweist, durch die
die Saugöffnung des Saugrohrs und die Austrittsöffnung des Druckgases kuppelartig
umschlossen sind.
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Während des Betriebes wird wie bei den vorbekannten Einrichtungen
mit einem Sauggebläse und einem Saugrohr das Material angesaugt. Gleichzeitig wird
jedoch durch eine andere Leitung Druckgas oder Druckluft in die Nähe der Saugöffnung
geblasen. Es steht also auch bei größeren Wassertiefen immer genügend Luft an der
Mündung des Saugrohres zur Verfügung, daß das Material mit großem Luftüberschuß
angesaugt werden kann. Dadurch, daß die Saugöffnung des Saugrohrs und die Austrittsöffnung
für das Druckgas kuppelartig umschlossen sind, kann nun erreicht werden, daß sich
in diesem Bereich kein Wasser oder nur sehr wenig Wasser befindet, indem genügend
Druckluft bzw. Druckgas in diese kuppelartige Einrichtung hineingedrückt wird. Das
ständig zugeführte Druckgas wird dabei zusammen mit dem abzusaugenden Material durch
das Saugrohr ständig wieder entfernt.
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Es versteht sich, daß diese Vorrichtung nicht nur zum Absaugen von
Materialien verwendet werden kann, die unter Wasser angeordnet sind, sondern auch
zum Absaugen von Materialien, die am Grund einer anderen Flüssigkeitsmenge vorhanden
sind.
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Vorteilhafterweise ist die Druckgasquelle ein Gebläse, da auf diese
Weise kostengünstig auch größere Mengen von Druckgas zugeführt werden können.
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Der Bereich, in dem das aus der Druckgasleitung in das Saugrohr strömende
Gas Material mitreißt, ist besonders
groß, wenn das Saugrohr und
die Druckgasleitung wenigstens im Bereich ihrer Arbeitsöffnungen konzentrisch sind.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß im Bereich der Arbeitsöffnungen das
Saugrohr von der Druckgasleitung umschlossen ist. In diesem Falle kann durch entsprechenden
Überdruck in der Druckgasleitung sichergestellt werden, daß alles Wasser am Rand
der kuppelartigen Einrichtung aus dem Ansaugbereich herausgedrückt wird.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Saugrohr
aus der Druckgasleitung nach unten vorragt. Um den Druckgasstrom nicht zu unterbrechen,
weil sowohl die öffnung der Druckleitung als auch die Saugöffnung in das abzusaugende
Material eintauchen, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Saugrohr
um 1 m oder noch mehr über das Ende der Druckleitung herausragen zu lassen.
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Dabei kann die Länge, um die das Saugrohr vorragt, einstellbar sein,
damit die Vorrichtung auf unterschiedliche Verhältnisse eingestellt werden kann.
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Wenn die kuppelartigen Einrichtungen flexibel sind, können sie sich
Unebenheiten des Grundes, von dem das Material abgesaugt werden soll, anpassen.
Insbesondere können die kuppelartigen Einrichtungen ein Faltenbalg sein.
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Da die kuppelartigen Einrichtungen, insbesondere der Faltenbalg mit
Gas gefüllt sind, erfahren sie unter Wasser einen beträchtlichen Auftrieb. Damit
dadurch die kuppelartigen Einrichtungen nicht nach oben gedrückt werden, können
sie am unteren Rand beschwert sein. Es ist jedoch
auch möglich,
den unteren Rand der flexiblen kuppelartigen Einrichtungen mit einer nach unten
gerichteten Federkraft zu beaufschlagen. Dadurch oder durch die Beschwerung werden
die kuppelartigen Einrichtungen immer mit derselben Kraft nach unten gedrückt.
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Will man jedoch mit verschiedenen Drucken für das Druckgas und auch
unter verschiedenen Bedingungen arbeiten, kann vorgesehen sein, das der untere Rand
der flexiblen kuppelartigen Einrichtungen mit einer einstellbaren nach unten gerichteten
Kraft beaufschlagt ist. Diese Kraft kann z.B. hydraulisch oder pneumatisch sein.
Z.B. kann der Faltenbaig doppelwandig ausgebildet sein, und zwar so, daß durch Druckerhöhung
in der Doppelwand der Faltenbalg nach unten gedrückt wird.
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In vielen Fällen, z.B. zur Entleerung eines Siels, wird man den Saugkopf,
der die Saugöffnung, die Austrittsöffnung für das Druckgas und die kuppelartigen
Einrichtungen aufweist, am Ende eines Rohres anordnen, das dann von Hand in das
zu leerende Siel gestoßen wird. Um größere Flächen oder z.B. Sielleitungen durch
Absaugen des am Boden befindlichen Materials zu reinigen, kann jedoch auch vorgesehen
sein, daß der Saugkopf an einem fahrbaren, gleitfähigen oder schwimmfähigen Gestell
befestigt ist. Ein schwimmfähiges Gestell kann dabei zum Reinigen des Grundes einer
größeren Wasserfläche versehen sein.
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Ein gleitfähiges oder fahrbares Gestell kann z.B. zum Reinigen einer
Sielleitung Verwendung finden. Der Antrieb kann in diesem Falle z.B. so erfolgen,
daß das Gestell an einem Seil mit einer Seilwinde durch die zu reinigende Sielleitung
gezogen wird.
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Die Lage des Saugkopfes kann zum Gestell einstellbar sein, so daß
die Höhe, unterhalb derer vom Gestell abgesaugt wird, eingestellt werden kann. Bei
schwimmfähigen Gestellen kann so der Saugkopf nach oben oder unten je nach Wassertiefe
verstellt werden. Bei fahrbaren oder gleitfähigen Gestellen kann so ebenfalls die
Höhe verändert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Höhe des Gestells über einer
Bezugsfläche einstellbar zu machen. So könnte z.B. zur Reinigung einer Sielleitung
mit ovalem Querschnitt das Gestell auf Rädern fahrbar sein, wobei die Räder so verstellt
werden können, daß das Gestell verschieden tief in die Sielleitung eintaucht.
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Normalerweise wünscht man, daß die Druckgas- und Sauggasmenge die
gleiche sind. Ist nämlich weniger Druckgas vorgesehen, so wird schnell Wasser in
die kuppelartige Einrichtung eindringen und mitgefördert werden, was man vermeiden
möchte. Wird jedoch zu viel Druckgas eingeführt, so wird dieses am unteren Rand
der kuppelartigen Einrichtung entweichen und dabei das dort befindliche schlammförmige
oder andere Material aufwirbeln, so daß es nicht mehr abgesaugt werden kann, nachdem
der Saugkopf an die Stelle verfahren ist, wo vorher dieses Material aufgewirbelt
worden ist. Die Mengen von Sauggas und Druckgas können auf besonders einfache Weise
gleichgehalten werden, wenn Saug- und Druckgebläse dasselbe Gebläse sind. Bei größeren
Wassertiefen reicht der Druck eines einzigen Gebläses möglicherweise nicht aus.
In diesem Falle können Saug- und Druckgebläse zwar als getrennte Gebläse ausgebildet
sein, aber hintereinander geschaltet sein.
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Bei einer solchen Anordnung wird sich natürlich nicht vermeiden lassen,
daß Druckgas verloren geht bzw. bei gasbildenden Stoffen in diesem geschlossenen
Kreislauf die Gasmenge anwächst. In diesem Falle besteht die Gefahr, daß entweder
allmählich Wasser in den Kreislauf eindringt oder aber Luft bzw. Gas in unerwünschter
Weise nach außen gedrückt wird. Um dies zu verhindern, können Einrichtungen zum
einstellbaren Zuführen oder Ablassen von Gas in den Kreislauf bzw. aus dem Kreislauf
vorgesehen sein.
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Eine unabhängige Regelung der Sauggasmenge und Druckgasmenge und besonders
flexible Betriebsmöglichkeiten werden erreicht, wenn getrennte Saug- und Druckgebläse
vorgesehen sind, wobei mindestens die Leistung des Druckgebläses einstellbar ist.
Man kann jedoch auch vorsehen, daß die Leistung des Sauggebläses einstellbar ist,
um so eine bessere Anpassung an die abzusaugende Materialien und ihre Menge zu erreichen.
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Im Vorstehenden wurden verschiedene Einstellmöglichkeiten erwähnt,
mit denen die Betriebsweise unterschiedlichen Bedingungen angepaßt werden kann.
Die Einstellung kann dabei von Hand erfolgen, so daß eine erfahrene Bedienungsperson
die Vorrichtung bzw. ihre Arbeitsweise jeweils den veränderten Bedingungen anpassen
kann, die beim Betrieb auftreten.
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Besonders vorteilhaft ist es jedoch doch, wenn wenigstens einige der
Einstellungen automatisch, über Sensoren gesteuert, erfolgt. Sa können z.B. durch
Druckmessung die Sauggas- und Druckgasmengen gesteuert werden. Durch entsprechende
Sensoren kann der Abstand des unteren
Randes der kuppelartigen
Einrichtung von einem festen Untergrund gemessen und dann über automatische Einstelleinrichtungen
einreguliert werden. Dabei kann die automatische Steuerung mit Hilfe'vorn Mikroprozessoren
erfolgen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen in schematischer
Darstellung: Fig. 1 in einer Seitenansicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Saugkopfes; Fig. 2 in einer Seitenansicht ein Verwendungsbeispiel für den Saugkopf
der Fig. 1; Fig. 3 in einer Seitenansicht eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Saugkopfes; Fig. 4 in einer Vorderansicht im Querschnitt durch eine Sielleitung
den Saugkopf der Fig. 3; und Fig. 5 in einer Seitenansicht die Verwendung des Saugkopfes
der Fig. 3 für die Reinigung einer Sielleitung.
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Die Ausführungsform der Fig. 1 weist zwei konzentrisch angeordnete
Rohre auf. Im äußeren Rohr 1 ist ein inneres Rohr 2 angeordnet, das sich nach unten
über den unteren
Rand 3 des äußeren Rohrs 1 um die Länge A heraus
erstreckt.
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Die Länge A kann bis zu 1 m oder noch mehr betragen.
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Auf das äußere Rohr 1 ist ein'Faltenbalg 4 aufgesetzt und dort befestigt,
der sich um mehr als die Länge A vom unteren Rand 3 des äußeren Rohres 1 nach unten
erstreckt. Der Faltenbalg 4 ist dabei mit einer doppelten Wand 5 mit Luftkammern
versehen, in die Druckluft eingeführt werden kann, um die untere Kante 6 des- Faltenbalges
nach unten gegen den Grund bzw. das abzusaugende Material zu drücken. Diese nach
unten gerichtete Kraft kann auch durch Federn, erhöhtes Gewicht des unteren Randes
6 oder andere bekannte Einrichtungen erreicht werden.
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Diese beschriebene Einrichtung wird nun auf den Grund der Flüssigkeitsmenge
aufgesetzt, auf dem sich das abzusaugende Material wie Sand, Schlamm, Erde und dergleichen
befindet. Es wird dann durch das äußere Rohr 1 Druckgas eingeführt, das in Richtung
der Pfeile 7 nach unten strömt.
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Gleichzeitig wird durch das innere Rohr 2 Luft herausgesaugt, die
dabei in Richtung des Pfeiles 8 strömt und dabei das Material mitreißt. Aufgrund
eines entsprechenden Uberdruckes der Druckluft, die in Pfeilrichtung 7 strömt, ist
dabei sichergestellt, daß sich innerhalb des Faltenbalges 4 kaum Wasser befindet,
so daß das abzusaugende Material mehr oder weniger trocken nach oben gefördert wird.
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Der Saugkopf der Fig. 1 kann z.B. zum Reinigen des Grundes von Seen,
Flüssen, Hafenbecken und dergleichen verwendet werden. Der Saugkopf 9 wird für diesen
Zweck auf den Grund einer Flüssigkeitsmenge 10 aufgesetzt, wie z.B.
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in einem Hafenbecken, das durch eine Kaimauer 11 begrenzt
ist.
Der dort befindliche Schlamm 12 wird dann abgesaugt, indem durch ein Gebläse 13
erzeugte Druckluft durch die Leitung 1 in den Saugkopf 9 gedrückt und anschließend
durch ein Sauggebläse 14 über die Leitung 2 abgesaugt wird. In der Figur ist dabei
gezeigt, daß die Leitungen 1 und 2 nicht über ihre gesamte Länge konzentrisch verlaufen
müssen. Sie können auch vollständig getrennt ausgebildet sein, müssen aber im wesentlichen
gleiche Durchmesser haben, da sie auch im wesentlichen Luftmengen fördern müssen.
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Bei der Darstellung der Fig. 2 ruhen die Gebläse 13 und 14, die noch
mit entsprechenden Steuereinrichtungen verbunden sein können, auf der Kaimauer 11
bzw. sind dort verfahrbar. Sie könnten jedoch auch schwimmend angeordnet sein, so
daß man größere Bereiche des Hafenbeckens leichter erfassen kann.
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Bei der Ausführungsform der Fig. 3 sind inneres Rohr 1 und äußeres
Rohr 2 im Bereich des Saugkopfes 9 geneigt.
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Aus diesem Grund wird auch der Faltenbalg 4 nicht wie bei der Ausführungsform
der Fig. 1 im wesentlichen kreissymmetrisch sein, sondern entsprechend länglich.
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An der unteren Kante des inneren Rohres 2 ist noch ein Schaber 15
vorgesehen, durch den der Schlamm 12 in das innere Rohr 2 geführt wird, wenn der
Saugkopf 9 am Seil 16 in Richtung des Pfeiles 17 weiterbewegt wird. Der Schlamm
12 wird dabei in Richtung des Pfeiles 8 in das innere Rohr geleitet und gleichzeitig
abgesaugt und dann nach oben gefördert. Der Saugkopf 9 ist auf Rädern 18 gelagert,
die auf den Wänden der Sielleitung 19 abrollen,
wie dies schematisch
in Fig. 4 gezeigt ist. Die Achsen der Räder 18 sind dabei verstellbar. Werden, wie
aus Fig. 4 ersichtlich, die Achsen der Räder 18 in Horizontalrichtung aufeinander
zu bewegt, so dringt der Saugkopf 9 tiefer in die Sielleitung 19 ein. Selbstverständlich
brauchen die Räder 18 nicht horizontal liegend angeordnet sein, sondern können auch
vertikal-oder schrägstehen.
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In Fig. 5 ist schematisch die Verwendung des Saugkopfes 9 der Fig.
3 zur Reinigung einer Sielleitung 19 gezeigt.
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Bei dieser Ausführungsform sind wenigstens Teile der Rohrleitungen
1 und 2 flexibel als Schläuche ausgeführt.
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Der Saugkopf 9 wird durch einen Einstiegsschacht 20 in die Sielleitung
19 eingebracht. Nachdem er auf dem Boden der Sielleitung 19 aufliegt und die Gebläse
13 und 14 eingeschaltet sind, wird er mit dem Seil 16 über eine nicht gezeigte Seilwinde
nach rechts bewegt und saugt dabei den Schlamm 12 auf, der nach oben gefördert wird.
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Das über dem Schlamm stehende Abwasser 10 wird dabei höchstens in
vernachlässigbarem Ausmaß mitgefördert, indem die Höhe des Saugkopfes über dem Boden
der Sielleitung, der Druck in der Saugleitung, der Druck in der Druckleitung und
andere Parameter entsprechend eingestellt werden, was von Hand oder automatisch
erfolgen kann. Doch noch mitgeförderte geringe Wassermengen können problemlos zusammen
mit dem Schlamm in einem nicht gezeigten Abscheider von der Saugluft getrennt werden.
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