DE3913575A1 - Verfahren zum aufnehmen und trennen von fluessigkeiten (oelschoepfwaben) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Aufnehmen von Ölteppichen o. dgl. auf Gewässern, Küsten- und Watt­ flächen und Stränden. Der Vorschlag baut auf den Gegenständen der Patentschriften 17 79 330 und 23 36 313 auf. Sie befassen sich mit einer extrudierten Kunststoff-Wabenstruktur für elektrische und thermische Isolierungen. Nach erfindungsgemäßer Modifikation läßt sich dieses Grundprinzip vorteilhaft für den Umweltschutz wie beispielsweise das Aufsaugen und Abschöpfen, aber auch das Binden von Ölteppichen, Algen und Verunreinigungen verwenden. Die endlos-kontinuierliche Herstellung der Wabennetzbahn als Aufnah­ memittel erfolgt unter Einbeziehung des wirtschaftlichen Extru­ sionsblasschweißverfahrens. Diese Wabenmatte eignet sich auch für die Aufnahme gealterter, dich-zäher Ölablagerungen, die schwer oder nicht pumpbar sind, von einem nicht spezialisier­ ten, kleineren Schiff aus, ohne Verwendung von aufwendigen Pump- oder Abschöpfeinrichtungen; oder etwa auf seichten, für Schiffe unzugänglichen Wattflächen, bei ausschließlich manueller Handha­ bung. Das eigentliche Aufnahmemittel ist ein schwimmfähiges gro­ ßes Netz aus Kunststoff mit Wabengeometrie, d. h., es besteht aus vielen, beispielsweise 100 bis 300 m langen hochkant gestellten, ca. 1 bis 2 mm dicken und ca. 10 bis 50 mm hohen Streifen aus Voll- oder Schaum-Polyethylen (oder Polypropylen, Polyvinylchlorid o. ä. Standardkunststoffen), die wechselweise mit ihren rechten und linken Nachbarstreifen seitlich verbunden sind, so daß sich eine große Zahl von ca. 10 bis 20 mm breiten und ca. 30 bis 60 mm langen, oben und unten offenen Wabenzellen gebildet hat. Auch ein System von parallel durchlaufenden Längsstreifen kann inte­ griert werden. Die Verbindungstellen bestehen aus automatisch er­ zeugten homogenen Verschweißungen, die so fest sind wie das Grundmaterial selbst.

Die Breite der Wabenmatte kann 3 m oder mehr betragen. Diese Geo­ metrie ist in weiten Grenzen durch das Fertigungskonzept oder bei der späteren Verwendung variabel. Durch Wärmebehandlungen lassen sich Vorspannungen einprägen, als Beitrag zur Lösung des Problems der Offenhaltung. Dazu dienen auch die Vorschläge, die Rinne zum Anbordhieven ballig zu krümmen oder die Seitenstrei­ fen der Wagenmatte als Gleitanschlag an der Hiev-Rinne überste­ hen zu lassen, oder durch Zugleinen, aber auch durch Spreizrä­ der eine vorzeitige Querkonstruktion der Wabenzellen zu vermei­ den. Diese soll erst nach dem manuellen oder maschinellen Anbord­ hieven aus dem Wasser oder Anlandziehen in einem Kompressionstrich­ ter über einer Ölwanne geschehen. Dort wird bei geringen äußeren Gleit- oder Rollreibungskräften wegen der günstigen Wabengeometrie (Parallelogramm-Prinzip) das Zellenvolumen bis auf Null kompri­ miert, so daß auf dieser kurzen Länge des Trichters alle Wabenwand­ streifen durchgehend aneinander liegen. Dabei wird das Öl fast völ­ lig ausgequetscht. Nach Fortfall der äußeren Kräfte erfolgt bei der weiteren Durchzugsbewegung Rückexpansion in die eingeprägte Breite. Falls die Breite der Gleitrinne beim Ablassen der Waben­ matte auf oder in das Wasser (Fieren), etwa durch seitliche Leisten oder Luftsäcke, eng gestellt ist, expandiert die Wabenmatte erst im Wasser. Dadurch entsteht ein Ansaug- oder Pumpeffekt, im Wech­ sel von Expansion und Kompression.

Ein oder zwei Wabenmatten über Heck, Bug oder seitlich des fah­ renden Schiffes auf den Ölteppich abgelassen, füllen sich mit dem Öl oder absorbieren es an der relativ sehr großen Oberfläche, eben­ so beim Auftauchen von unten her bei einer Verfahrensvariante. Das darauf in entgegengesetzter Richtung fahrende Schiff schöpft so mit der Gleitrinne und den darin als Verdrängerförderer wir­ kenden, wegen der Rinnenumhüllung nahezu verschlossenen Zellen das Öl an Bord. Das Wasser kann durch Löcher in dem Kompressions­ trichter ablaufen, oder ist größtenteils vorher ausgetropft. Es läßt sich der Zustand erreichen, daß die Matte relativ zum Was­ ser horizontal stillsteht. Zur Verstärkung der Adhäsions- und Absorptionswirkung sind die Wabenzellenwände profiliert, etwa mit zickzackförmigem Wabenwandquerschnitt.

Die Wabenmattenbreite verringert sich in dem Trichter beispiels­ weise von 3 m auf 0,5 m. In diesem kompakten Zustand beansprucht die Matte bei Nichtgebrauch nur wenig Lagerraum. Auch kleinere Wasserfahrzeuge können mit der erfindungsgemäßen einfachen Ein­ richtung, bestehend aus leicht zu lagernder Wabenmatte, Gleitrin­ ne, Trichter und Ölwanne, ausgerüstet sein. Im Notfall stehen sofort größere Abgrenzungs- und Aufnahmekapazitäten zur Verfügung.

Die Wabenmatte kann sofort, auch durch ungeübte Personen, in fla­ chen Wattgewässern auf den verölten Flächen ausgebreitet und manu­ ell, etwa auf bereitgelegte Folien, an Land gezogen und dort z. B. durch Kompression entölt werden.

Fig. 1 Draufsicht auf eine teilexpandierte Wabenmatte (Grundform),

Fig. 2 Längsschnitt nach Linie C-D der Fig. 1,

Fig. 3 linker Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 1,

Fig. 4 Variante der Fig. 1 mit schrägen Verbindungsbereichen mit hydrodynamischem Taucheffekt bzw. Offenhaltungseffekt,

Fig. 5 Längsschnitt nach Linie E-F der Fig. 4,

Fig. 6 rechter Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 4,

Fig. 7 vergrößerter Ausschnitt X der Wabenmatte nach Fig. 1 mit Einzelheiten der Verbindungsbereiche,

Fig. 8 kompakt komprimierte Wabenmatte nach Fig. 7,

Fig. 9 perspektivische Ansicht von schräg-oben einer Variante der expandierten Wabenmatte mit profiliertem Querschnitt der Wabenwandstreifen und Verbindungsbereiche mit ver­ längerter Darstellung der Verbindungsbereiche,

Fig. 10 Draufsicht auf die expandierte Wabenmatte mit Funktions­ schema von Steuerleinensystemen: Zug an Längsleinen 10 ergibt Expansion der Wabenzellen (Querbegrenzung durch Leinen 11), Zug an Leinen 9 oder 15, 16 ergibt Kompres­ sion,

Fig. 11 Vorderansicht vor die Wabenmatte in Schlepprichtung X der Fig. 10,

Fig. 12 Längsschnitt nach Linie A-B der Fig. 10 (Grundform),

Fig. 13 Längsschnitt nach Linie C-F der Fig. 10, als Alternative zu Fig. 12, mit schräg nach oben vorstehenden unterbro­ chenen Seitenwandstreifen (mit hydrodynamischem Offen­ haltungseffekt),

Fig. 14 Draufsicht auf teilkomprimierte Wabenmatte: Zug an Leinen 9,

Fig. 15 Teilschnitt nach Linie A-B der Fig. 16, bzw. Seitenan­ sicht gegen ein Wasserfahrzeug mit Darstellung des Ab­ lassens (Fierens) oder Aufnehmens (Hievens) der Waben­ matte über eine Gleitrinne 17 am Heck,

Fig. 16 Draufsicht auf Fig. 15,

Fig. 17 Querschnitt nach Linie C-D der Fig. 15,

Fig. 18 Seitenansicht, entsprechend Fig. 15 mit einer Variante der Gleitrinne 17 (oben ballig geformt),

Fig. 19 Draufsicht auf Fig. 15 (Variante der Fig. 16),

Fig. 20 Querschnitt nach Linie E-F der Fig. 18,

Fig. 21 Teillängsschnitt durch eine oben offene Variante der Gleitrinne 17, entsprechend dem Teilbereich von Schnitt A-B der Fig. 16,

Fig. 22 Draufsicht, entsprechend Fig. 19, mit einer Variante der Gleitrinne 17 (oben ballige Spreizrolle),

Fig. 23 Seitenansicht eines größeren Wasserfahrzeugs mit alter­ nativer Ausführung von Wabenmatte und Verfahren,

Fig. 24 Draufsicht auf Fig. 23.

Benennungen der Teile

1 = Wabenwandstreifen, z. B. aus Voll- oder Schaumkunststoff (oder Schlauch)
2 = äußere, überstehende zwei Seitenstreifen
3 = Verbindungsbereiche, gerade (Fig. 2)
4 = Verbindungsbereiche, schräg (Fig. 5)
5 = Wabenzelle
6 = profilierte Wabenwandstreifen (Zickzackquerschnitt)
7 = Verbindungsbereiche (Zickzackquerschnitt)
8 = hervorstehende schräge Bereiche der zwei Seitenwandstreifen (als Variante an Teil 1)
9 = Steuer- und Zugleine zum Komprimieren bzw. Schließen der Wabenzellen
10 = Steuer- und Zugleine zum Expandieren bzw. Offenhalten der Wabenzellen
11 = Querleine zum Begrenzen der Wabenzellenexpansion
12 = Verbindungen von Teil 9, 10, 11, 15 und 16 mit Teil 1, 2 und 3
13 = Führungsschlaufen für Steuer- und Zugleinen
14 = Vorsprünge in den Verbindungsbereichen, mit Durchführungs­ öffnungen für Steuer- und Zugleinen, als Alternative zu Teil 13
15 = Steuerleine zum Komprimieren der Wabenzellen, als Alterna­ tive mit gleicher Funktion wie Teil 10
16 = Schrägleine zu Teil 15
17 = obere und untere Deckwand der Gleitrinne für die Waben­ matte, am Wasserfahrzeug (schematisch)
18 = Querversteifung (Rippen)
19 = verstellbare Verbindung der Gleitrinne mit dem Wasserfahr­ zeug
20 = Kompressionstrichter zum Entleeren der Wabenzellen
21 = Kompressionsrollen als Alternative zu Teil 20
22 = Wasserfahrzeug (Schiff)
23 = Ölfangwanne zur Aufnahme des Schmutzöls
24 = Wasserspiegel
25 = Schmutzöl bzw. Fremdstoffe
26 = alternative Umlenkwalze, mit/ohne Teil 27, mit/ohne Antrieb
27 = Zahnbesatz zum Offenhalten der Wabenmatte
28 = endlose Wabenmatte, über Walzen umlaufend
29 = Spreizräder, alternativ zu 27, mit/ohne Antrieb
30 = alternative Radschaufeln, Antrieb durch Fahrgeschwindigkeit

Claims (23)

1. Verfahren zum Aufnehmen, Trennen und Reinigen von Flüssigkei­ ten, Flüssigkeitsgemischen oder körnigen Feststoffen, insbe­ sondere zum Trennen und Aufnehmen von Ölteppichen auf Gewäs­ sern oder Küstenböden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matte mit Zellstruktur, vorzugsweise Wabenstruktur mit relativ großer Oberfläche, in den zu behandelnden Bereich ganz oder teilweise eingetaucht, zu einem Sammelbehälter transportiert und dann von dem Öl befreit wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ ziehung und Aufnahme des Öls in den Wabenzellen durch Expansion der Zellen und/oder Kontraktion der Zellwände, und daß die Ab­ gabe des Öls aus den Wabenzellen durch Kompression der Zellen und/oder Expansion der Zellwände erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein kon­ tinuierlicher Öltransport und Reinigungsvorgang durch eine lau­ fende Folge von Expansion der Zellen im zu behandelnden Bereich und Kompression der Zelle im Sammelbehälterbereich erreicht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Anziehung, Aufnahme und Transport des Öls in den Wabenzel­ len durch Expansion der Zellen und/oder Ausschöpfen, Formschluß, Verdrängung, Adsorption, Adhäsion, Hygroskopie, Kapillarwirkung, Abkühlung, chemische Bindung und/oder elektrostatische Aufla­ dung der Wabenmatte erfolgen, und daß die Entfernung des Öls aus den Wabenzellen durch Komprimieren und/oder Schwingen, Klop­ fen, Spülen, Bürsten, Wischen, Erwärmen der Wabenmatte, Schwer­ kraft, Blasen, chemisches Lösen und/oder durch elektrostatische Spannung vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gewichten beschwerte schwimmfähige Wabenmatte nach dem Eintauchen in das Wasser infolge Freigabe der Gewichte durch Wasserlöslichkeit der Gewichtsanbindung oder durch äußere Einwirkung auf die Gewichtsanbindung unter den auf dem Wasser schwimmenden Ölteppich auftaucht, wobei die Wabenzellen ihre Größe in etwa beibehalten und durch Freiwerden der inneren Vor­ spannung expandieren.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schrägstellung der Verbin­ dungsbereiche aufweisende Geometrie der schwimmfähigen Waben­ matte und/oder zusätzliche (Höhen- und Seiten)steuereinrich­ tungen bei schnellerer Bewegung der Wabenmatte auf dem Wasser durch hydrodynamische Kräfte ein Untertauchen unter den Ölteppich bewirken, und daß bei Stillstand oder langsamerer Bewegung der Wabenmatte und/oder Verstellen der Steuereinrichtung ein Auf­ tauchen unter Mitnahme des Öls erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem von den Wabenzellen aufgenommene Gemisch enthaltene Wasser beim Herausheben aus dem Wasser durch eine die untere Öffnungen der Wabenzellen abdeckende Gitterfläche wieder austropft und daß das Öl größtenteils in den Wabenzellen zurückbleibt.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenmatte aus mehreren in Deckung oder zueinander versetzt übereinandergelegten Einzel­ matten besteht, die miteinander befestigt sind oder zur Quer­ schnittsveränderung gegeneinander auch in ihren Ebenen bewegt werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenmatte in expandiertem Zu­ stand von einem (fahrenden) Wasserfahrzeug, vorzugsweise über eine Gleitrinne oder ein Transportband auf die Wasserober­ fläche herabgelassen und nach Aufnahme des Öl-Wassergemischs bei weiterfahrendem, anhaltendem oder in Gegenrichtung fahren­ dem Wasserfahrzeug über die Rinne oder das Transportband an Bord gezogen und dort in einem Trichter, einer Trompete, einem Rollensystem, einer Drehwringeinrichtung o. dgl. komprimiert wird, wobei das Öl aus den Zellen in ein Auffanggefäß läuft, und daß danach die Wabenmatte durch innere Vorspannung oder/ und durch Steuerung an einem Leinensystem wieder in die Breite expandiert.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenmatte durch das Zu­ sammenwirken von Zugleinengruppen gegen den Wasserwiderstand geschleppt und gesteuert wird, wobei das Ziehen an den Leinen einer ersten Gruppe, die - vom Wasserfahrzeug aus gesehen - am Ende der Wabenmatte befestigt sind, im Verein mit/oder ohne innere Vorspannung ein Öffnen der Wabenzellen bewirkt, und das Ziehen an den Leinen einer zweiten Gruppe, die am An­ fang und/oder die Y-förmig an den beiden Seiten der Wabenmatte befestigt sind, ein Schließen der Wabenzellen gegen/oder ohne innere Vorspannung bewirkt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Zugleinengruppe das Ab- und Auftauchen der Wabenmatte bewirkt.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß Sogwirkung und Bindekraft auf das Öls durch eine einmalig oder mehrfach zu verwendende feiner­ poröse Auflageschicht oder eine Gitterfläche auf der Wabenmat­ te verstärkt werden.

13. Schwimmfähige Wabenmatte zur Ausübung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie innere, oder durch andere elastische Mittel erreichte Vorspannung im Sinne einer Expansion des Zellenvolumens aufweist, und daß durch ein System von mehreren Zugleinengruppen, die das Volu­ men der Wabenzellen bestimmende geometrische Form und die Schwimmhöhenlage veränderbar sind.

14. Wabenmatte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Leinengruppe zum Schleppen im Wasser oder auf dem Land und Verkleinern des Zellenvolumens jeweils an der zum Schlepp­ fahrzeug gewandten Seite der Wabenmatte und/oder Y-förmig jeweils an den beiden Seiten der Wabenmatte befestigt ist, und daß eine zweite Leinengruppe zum Schleppen im Wasser oder auf dem Land und zum Vergrößern des Zellenvolumens an der dem Schleppfahrzeug abgewandten Seite der Wabenmatte befestigt ist.

15. Wabenmatte nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Leinengruppe mit Höhenrudern verbunden ist.

16. Wabenmatte nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeich­ net, daß einzelne Verbindungsstellen der Wabenwände ein- oder beiderseitige Vorsprünge gemäß Patentanmeldung P 39 09 189.9 mit Löchern aufweisen, durch welche die Leinen, mit oder ohne Führungsösen, geführt sind.

17. Wabenmatte nach Anspruch 13, 14, 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zwei äußeren Seitenwandstreifen eine durch­ gehende oder unterbrochene größere Höhe als die übrigen Wand­ streifen aufweisen, so daß sie ein- oder beidseitig überstehen.

18. Wabenmatte nach Anspruch 13, 14, 15, 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsflächen der Wabenwandstreifen schräg-rautenförmig ausgebildet und die freien Wabenwandstrei­ fen schräg gestellt sind.

19. Wabenmatte nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenwandstreifen und die Verbindungsbereiche im Querschnitt (vorzugsweise zick­ zackförmig) profiliert oder perforiert sind, und/oder in der Höhenrichtung nicht durchgehende Verbindungsflächen aufweisen, derart, daß bei voll komprimierter Wabenmatte die Wabenwände ohne Abstand durchgehend ineinandergreifend aneinander liegen.

20. Wabenmatte nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenwände statt aus Vollstreifen aus aufblasbaren Hohlstreifen oder Schläuchen, mit oder ohne Zugelementeinlagen, bestehen.

21. Wabenmatte nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Öffnungen der Wabenzellen mit einem vorzugsweise gleiche, aber feinere Geometrie als die Wabenmatte aufweisenden Netz bedeckt sind.

22. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gleitrinne zum An- und Vonbord­ führen (Hieven und Fieren) der Wabenmatte, insbesondere im oberen Umlenkbereich, ballig gekrümmt ausgebildet ist, oder daß dieser Umlenkbereich aus einer ballig gekrümmten drehba­ ren Walze mit oder ohne Zahnbesatz oder aus zwei, etwa im Abstand der Wabenmattenbreite zueinander angeordneten Rädern, vorzugsweise Zahnrädern, be­ steht.

23. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder beiden Längsseiten eines Wasserfahrzeuges eine endlose Wabenmatte mit Expansionsvor­ spannung um vorzugsweise durch die Fahrgeschwindigkeit über im Wasser eintauchende Radschaufeln angetriebene Umlenkwalzen ge­ führt ist, wobei zur Offenhaltung der Wabenzellen hinter dem Kompressionstrichter mit darunter angeordneter Ölfangwanne ballige Walzen und/oder schräggelagerte Zahnräder vorgesehen sind.