EP0668406B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Absaugen von Gewässergrund - Google Patents

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EP0668406B1
EP0668406B1 EP95101673A EP95101673A EP0668406B1 EP 0668406 B1 EP0668406 B1 EP 0668406B1 EP 95101673 A EP95101673 A EP 95101673A EP 95101673 A EP95101673 A EP 95101673A EP 0668406 B1 EP0668406 B1 EP 0668406B1
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EP
European Patent Office
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water
suction head
suction
hold
trailing
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95101673A
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English (en)
French (fr)
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EP0668406A1 (de
Inventor
Siegfried Dipl.-Ing. Steinkühler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
Krupp Foerdertechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Krupp Foerdertechnik GmbH filed Critical Krupp Foerdertechnik GmbH
Publication of EP0668406A1 publication Critical patent/EP0668406A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0668406B1 publication Critical patent/EP0668406B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/88—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements acting by a sucking or forcing effect, e.g. suction dredgers
    • E02F3/90—Component parts, e.g. arrangement or adaptation of pumps
    • E02F3/92—Digging elements, e.g. suction heads
    • E02F3/9243—Passive suction heads with no mechanical cutting means
    • E02F3/925—Passive suction heads with no mechanical cutting means with jets
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F7/00—Equipment for conveying or separating excavated material
    • E02F7/005—Equipment for conveying or separating excavated material conveying material from the underwater bottom
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F7/00—Equipment for conveying or separating excavated material
    • E02F7/04—Loading devices mounted on a dredger or an excavator hopper dredgers, also equipment for unloading the hopper
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F7/00—Equipment for conveying or separating excavated material
    • E02F7/06—Delivery chutes or screening plants or mixing plants mounted on dredgers or excavators
    • E02F7/065—Delivery chutes or screening plants or mixing plants mounted on dredgers or excavators mounted on a floating dredger

Definitions

  • the invention relates to a method for vacuuming the bottom of water and to convey the solid-water suspension obtained directly or via a pouring box into a loading space, preferably a loading suction dredger, taking at least one drag suction head of water under pressure is fed, which is pressed into the water bottom via pressurized water nozzles and causes swelling of the water bed.
  • the invention further relates to a device for performing the aforementioned Procedure with at least one directly to a cargo hold or trailing suction head with a pressure and a suction line, the pressure line with one or more in the direction of movement of the drag suction head - front area of the Drag suction head arranged and directed to the bottom of the water Pressurized water nozzles is connected.
  • the drag suction head described in DE 14 84 812 C3 has several arranged side by side at a short distance above the floor Pressurized water nozzles for introducing the pressurized water into the bottom and a rear suction gap, which is from a freely pivotable backwards about a horizontal transverse axis extending hood formed by its rear edge becomes.
  • the width of the suction gap is determined by sliding shoes on the rear Edge of the hood determined.
  • DE 24 48 308 C2 proposes the drag suction head both a suction pump in the suction line and one Assign pressure pump lying in the pressurized water pipe, about what the interior of the cargo space is extractable, so that the extracted water as a transport medium for the solids in the Near the mouth of the suction line can be returned.
  • the overflow water is drawn in via a suction strainer correspondingly in height in the loading space or the dump box the level there is set.
  • GB-A-318 355 discloses a method and a device for suction of water bed and to convey the solid-water suspension obtained known in a loading space of an excavator, water being supplied that is pressed into the bottom of the water via nozzles and thereby treatment of the bottom of the water.
  • the nozzles below A partial flow which is called Suction jet for generating a negative pressure in the intake manifold through a corresponding one Jet nozzle is directed into a delivery line at the top of the suction pipe.
  • the suction head extends vertically downwards, in order to be able to remove material from floor depressions. As a trailing head it is not suitable - also because of its small width.
  • US-A-4 760 656 is an ore mining apparatus known, in which water under pressure through a nozzle on the ore deposit is directed, the water jet through the nozzle ore loosens and also creates an ore-water suspension, which by a Suction pipe is suctioned off.
  • the pressurized water jet is also used here Branch stream branched and in order to generate a vacuum in the intake manifold a delivery line connected to the suction pipe. Since the Nozzle jet must produce an "ore-water puddle", this is also Device not suitable as drag suction head.
  • the invention has for its object the ratio of the funded To improve the solids content of the water pumped during suction, without the advantages achievable with previously known methods or systems to have to do without.
  • the invention is based on the knowledge that while recording Two works are to be carried out, namely the one Flooding the bottom of the water and secondly its acceleration in the direction of the intake manifold.
  • the nozzles (row) To the proven arrangement of the nozzles (row) to be able to maintain at the front trailing suction head edge which, taking into account the towing movement, is directed towards the rear Solid water mixture flow is created by Partial diversion of the water to the area of the rear edge there, water introduced via nozzles is used as a motive water stream. This makes it possible to use a larger amount of water Swell (loosen) the bottom of the water.
  • the Mixture is actively accelerated by the motive water flow. This measure allows the solids content in the pumped Mixture can be increased significantly.
  • the drift water flow for active acceleration of the loosened water bed preferably occurs at the rear end of the trailing suction head in the direction of the suction pipe (20) into the suction area (31). This measure ensures that the respective No jets juxtapose and partially compensate each
  • the quantity ratio of the pressurized water flow to the motive water flow are dependent on the nature of the water body regulated or controlled. Depending on the bottom of the body of water Swelling required pressurized water flow in favor of the motive water flow be minimized and vice versa.
  • the suction area lying in the water floor, into which the two partial flows be passed through a hood of the drag suction head essentially shielded from the surrounding water, so that the amount of the motive water flow and the pressurized water flow represents the amount of transport water in the intake manifold.
  • Trailed suction head water supplied from the overflow water in the Load space at least partially, preferably completely removed.
  • the water from the hold is central Extraction shaft removed or extracted.
  • the process parameters are preferably Suction power etc., set so that the amount of transport water in the intake manifold is approximately equal to the amount of solids.
  • the device according to claim 11 solved which is characterized according to the invention in that of the pressure line a partial line branches off to at least one - in the direction of movement of the trailing suction head - in the rear area of the Drag suction head arranged driving water nozzle leads and that the outlet openings the motive water nozzles directed in the direction of the suction pipe are.
  • the advantages result from the above-described method.
  • the outlet openings of the motive water nozzles are in the direction of the suction pipe directed to optimal acceleration of the dissolved solids from the bottom of the water.
  • Preferred embodiments of the device are in claims 12 to 19 described.
  • the nozzle and / or partial line passage cross sections are adjustable, preferably hydraulically adjustable. This can be done via regulating or control valves the respective funding volume can be adjusted as required without any modifications or an exchange of the suction pipe is necessary.
  • the pressure water nozzles on the front edge and / or the driving water nozzles are placed side by side in a row (and arranged parallel to each other) so that there is a uniform Distribution of the pressurized water flow to swell the bottom of the water and the motive water flow results.
  • the drag suction head is moved around a horizontal axis pivoting hood covered, the side and rear support edge rests essentially without gaps on the water bed.
  • the ratio of Solid parts to the water parts in the intake manifold in favor the solids content can be significantly improved, preferably about the same proportions.
  • the Hood made of several parts and has swiveling or lifting and lowerable part walls to adapt to uneven water.
  • the pressure line is with a suction shaft of the cargo area connected so that the overflow water pumped during excavation in Circuit can be used.
  • the suction shaft is preferred a central shaft, which is approximately in the middle of the Loading space.
  • the suction line is arranged such that it contains solid water suspensions in two arranged above the cargo area end faces Promotes bulk boxes in the hold.
  • central suction shaft via height-adjustable overflow devices, which are preferably designed as ring weirs.
  • This construction makes it possible to use the central extraction shaft both for returning the overflow water when loading as well as when unloading after fluidization of the solid.
  • At least one additional water connection is provided through which missing quantities can be sucked in to the pressurized water.
  • the loader suction excavator 10 shown in FIGS. 1 and 2 has a loading space 11 located approximately in the middle of the ship and can filled by bulk boxes 12 arranged on each end become.
  • the solid-water mixture conveyed via a conveying line 13 is in channels 12 via channels 14 transports and flows into the hold 11.
  • the water content flows in the direction of the central suction shaft 15 15 overflow water collecting in this suction shaft a line 16 into a pressure line 18 by means of a pump 17 passed, which leads to the drag suction head 19.
  • This Pressure line 18 still leads a suction pipe 20 from the drag suction head 19 to the suction pump 22, via the delivery line 13 the solid-water mixture in the channels 14.
  • the central one Suction and overflow shaft 15 also has a bottom valve 21, that via the already mentioned line 16 with the pump 17 and the suction pump 22 is connected.
  • the fluidized Solid mixture can be controlled via a controllable drain weir central suction duct 15 passed and from there be promoted.
  • the floor of the loading space 11 is in each case Direction of the central drain shaft 15 is inclined.
  • a more detailed description of the function of the suction shaft 15 in Connection to the fluidization devices is in the DE 24 57 020 C3. In principle, however, it is the same possible, the water required for the pressure line 18 through the To suck in bottom valve 21 from the outside.
  • FIG. 3 An enlarged view of the drag suction head 19 shows Fig. 3.
  • the drag suction head 19 has the one already described Pressure line 18, which is divided into a first line 181 and a divides second line 182, the latter is with a flow controller 183 provided.
  • the incoming water 25 divides into Driving water flow 26 and the pressurized water flow 27.
  • the drift water flow 26 passes through one or more motive water nozzles 28, which are arranged side by side in a row (cf. Fig. 4), in the direction of the intake manifold 20.
  • the pressurized water flow 27 becomes several pressure water nozzles arranged in series 29 fed.
  • the pressurized water nozzles 29 are on the front Edge of the suction area 31 of the drag suction head 19 and the Driving water nozzles 28 arranged on the rear edge.
  • the Drag suction head 19 is covered on all sides by a hood 30, so that the suction area 31 to the outside. shielded is.
  • the hood 30 is preferably formed in several parts and / or has pivoting or lifting and lowering wall parts. This is symbolized in FIG. 3 by a circle 33 Joint indicated.
  • the drag suction head 19 has one of several roof parts 34 existing hood 30, the liftable and lowerable part walls as side windows 32 owns.
  • the propellant water nozzles 28 are in the rear and the pressurized water nozzles 29 in the front area of the hood 30 arranged.
  • the device according to the invention works as follows.
  • the load suction dredger 10 drags you or several drag suction heads 19, for example with one Speed of approx. 1 m / s over the bottom.
  • the central suction shaft 15 is here as an overflow shaft during loading of the hold utilized. From there, the overflow water is sucked off and in Circuit fed to the drag suction head 19 again.
  • the pump 17 can be dimensioned accordingly.
  • a total pump output about 20% lower than the previous one
  • the procedure also results from the acceleration of the solid-water mixture no longer by the suction pump takes place since there is no ambient water from the drag suction head 19 is sucked in more.
  • the solids content in the solid-water mixture can be increased to 50%.
  • the relative increase the loading time can be halved or while maintaining the original loading time a suction pipe including the lifting devices be saved.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Absaugen von Gewässergrund und zum Fördern der erhaltenen Feststoff-Wasser-Suspension direkt oder über einen Schüttkasten in einen Laderaum, vorzugsweise eines Laderaumsaugbaggers, wobei mindestens einem Schleppsaugkopf Wasser unter Druck zugeführt wird, das über Druckwasserdüsen in den Gewässergrund gedrückt wird und hierbei ein Aufquellen des Gewässergrundes bewirkt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens mit mindestens einem direkt zu einem Laderaum oder über einen Schüttkasten führenden Schleppsaugkopf mit einer Druck- und einer Saugleitung, wobei die Druckleitung mit einer oder mehreren im - in Bewegungsrichtung des Schleppsaugkopfes gesehen - vorderen Bereich des Schleppsaugkopfes angeordneten und auf den Gewässergrund gerichteten Druckwasserdüsen in Verbindung steht.
Der in der DE 14 84 812 C3 beschriebene Schleppsaugkopf weist mehrere nebeneinander in geringem Abstand über dem Boden angeordnete Druckwasserdüsen zur Einbringung des Druckwassers in den Boden und einen rückwärtigen Saugspalt auf, der von einer um eine horizontale Querachse frei schwenkbaren sich nach rückwärts erstreckenden Haube durch ihre rückwärtige Kante gebildet wird. Die Saugspaltbreite wird durch Gleitschuhe an der rückwärtigen Kante der Haube bestimmt. Durch diese Konstruktion kann der Schleppsaugkopf nach vorn abdichtend aufliegen, wobei mit Hilfe der Strahldüsenreihe ein Druckpotential in eine gewünschte Tiefe des Gewässergrundes eingebracht wird. Hierdurch wird der Gewässergrund im Bereich des Saugspaltes etwa vollständig aufgequollen. Der Nachteil dieses Schleppsaugkopfes und des hiermit durchführbaren Verfahrens liegt in dem ungünstigen Verhältnis der Massen des abgesaugten Gewässergrundes und der transportierten Wassermenge, das sich auf etwa 1 : 3 beläuft. Um zufriedenstellende Grundmengen lösen zu können, ist ein erheblicher Druckwasserdruck von ca. 6 bar aufzubringen.
In der DE 24 48 308 C2 wird vorgeschlagen, dem Schleppsaugkopf sowohl eine in der Saugleitung liegende Saugpumpe als auch eine in der Druckwasserleitung liegende Druckpumpe zuzuordnen, worüber der Innenraum des Laderaumes absaugbar ist, so daß das abgesaugte Wasser als Transportmedium für die Feststoffe in die Nähe der Mündung der Saugleitung zurückgeführt werden kann. Die Ansaugung des Überlaufwassers erfolgt über einen Saugkorb, der in dem Laderaum bzw. dem Schüttkasten in der Höhe entsprechend dem dortigen Füllstand eingestellt wird.
Weitere Probleme ergeben sich beim Be- und Entladen des Laderaumes von Laderaumsaugbaggern.
Zunächst muß beim Beladen dafür gesorgt werden, daß das einen hohen Wasseranteil aufweisende Wasser-Feststoff-Gemisch weitgehend vom Wasser befreit wird, um die Ladekapazität des Laderaumes optimal ausnutzen zu können. Hierzu wird das von den Baggerpumpen geförderte Gemisch über U-Rohre oder offene Rinnen an einem Laderaumende eingeleitet, wonach das Gemisch den Laderaum der Länge nach durchströmt, wobei sich der Gewässergrund (die Feststoffanteile) absetzen und das Transportwasser, soweit es nicht, wie vorbeschrieben, abgesaugt wird, über höhenverstellbare Überlaufwehre in die See abgeleitet werden kann. Im ablaufenden oder abgepumpten Transportwasser sind noch Fein- und Feinstkornfeststoffanteile enthalten, die als sogenannte Überlaufverluste im wesentlichen von der Durchströmgeschwindigkeit im Laderaum abhängen.
Um die Überlaufverluste zu minimieren, ist bereits vorgeschlagen worden, das Feststoff-Wasser-Gemisch über einen mitschiffs angeordneten Schüttkasten in den Laderaum einzuleiten. Die Überläufe befinden sich an den beiden Stirnseiten des Laderaumes. Dadurch wird die mittlere Durchflußgeschwindigkeit im Laderaum rechnerisch halbiert, so daß die Absetzverhältnisse für die mitgeförderten Feststoffe verbessert werden und die Beladezeit entsprechend verkürzt ist. Überlaufverluste können hierdurch um ca. ein Drittel reduziert werden.
Zum Entleeren des mit Feststoffen gefüllten Laderaumes müssen die Feststoffe zunächst wieder fließfähig gemacht werden, was durch Zufuhr von Wasser auf die Feststoffoberfläche oder durch Wassereinlaß über Bodendüsen im Laderaum oder ähnliches geschieht. Hierzu wurde in der DE 24 57 020 C3 vorgeschlagen, das fließfähige Feststoff-Wasser-Gemisch in einen abgesonderten Raum durch eine in der Höhe verstellbare Überlaufeinrichtung abzuleiten oder das fließfähige Feststoff-Wasser-Gemisch aus dem mit einer längsschiffs geneigten Bodenfläche und an deren tiefsten Stelle mit einer verschließbaren Bodenöffnung ausgerüsteten Laderaum abfließen zu lassen. Die Überlaufeinrichtung als steuerbares Ablaufwehr kann aus mehreren übereinander angeordneten Klappen bzw. Ringwehren bestehen.
Aus der GB-A-318 355 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Absaugen von Gewässergrund und zum Fördern der erhaltenen Feststoff-Wasser-Suspension in einen Laderaum eines Baggers bekannt, wobei Wasser zugeführt wird, das über Düsen in den Gewässergrund gedrückt wird und hierbei eine Aufbereitung des Gewässergrundes bewirkt. Von dem den Düsen unter Druck zugeführten Wasserstrom wird ein Teilstrom abgezweigt, der als Saugstrahl zur Erzeugung eines Unterdrucks im Saugrohr durch eine entsprechende Strahldüse in eine Förderleitung gerichtet wird, die am oberen Ende des Saugrohres ansetzt. Der Saugkopf erstreckt sich senkrecht nach unten, um Material aus Bodenvertiefungen entnehmen zu können. Als Schleppkopf eignet er sich - auch wegen seiner geringen Breite - nicht.
Aus der US-Veröffentlichung "Navy Technical Disclosure Bulletin", Bd. 4, Nr. 4, April 1979, Seiten 37-39, ist weiter eine Vorrichtung für Taucher zur Entnahme von Gewässergrund und Abfördern der erhaltenen Feststoff-Wasser-Suspension bekannt. Auch bei dieser Vorrichtung wird ein Druckwasserstrom durch eine Druckwasserdüse auf den Gewässergrund gerichtet und auch von diesem Druckwasserstrom wird ein Teilstrom abgezweigt, der durch eine Teiloder in eine sich an ein Saugrohr anschließende Förderleitung hinein gerichtet wird, um im Saugrohr einen Unterdruck und damit die Saugwirkung zu erzeugen. Durch die bestimmungsgemäße Verwendung der Vorrichtung durch Taucher und die geringen Breitenabmessungen des Saugkopfes ist auch diese Vorrichtung nicht als Schleppsaugkopf geeignet.
Aus der US-A-4 760 656 ist schließlich eine Vorrichtung zum Abbau von Erzen bekannt, bei dem Wasser unter Druck durch eine Düse auf das Erzvorkommen gerichtet wird, wobei der Wasserstrahl durch die Düse das Erz lockert und außerdem eine Erz-Wasser-Suspension erzeugt, die durch ein Saugrohr abgesaugt wird. Von dem Druckwasserstrahl wird auch hier ein Teilstrom abgezweigt und zur Erzeugung eines Unterdrucks im Saugrohr in eine sich an das Saugrohr anschließende Förderleitung gerichtet. Da der Düsenstrahl eine "Erz-Wasser-Pfütze" erzeugen muß, ist auch diese Vorrichtung als Schleppsaugkopf nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verhältnis der geförderten Feststoffanteile zum beim Absaugen mitgepumpten Wasser zu verbessern, ohne auf die bei bisher bekannten Verfahren oder Anlagen erreichbaren Vorteile verzichten zu müssen.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß von dem in den Schleppsaugkopf eingeleiteten Druckwasser vor Erreichen des Gewässergrundes ein Treibwasserstrom abgeteilt bzw. abgezweigt wird und daß der Treibwasserstrom durch mindestens eine - in Bewegungsrichtung des Schleppsaugkopfes betrachtet - am hinteren Ende des Schleppsaugkopfes angeordnete Treibwasserdüse auf das Saugrohr des Schleppsaugkopfes gerichtet wird und in Richtung des Saugrohres in den Saugbereich eintritt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß während des Aufnehmens von Gewässergrund zwei Arbeiten durchzuführen sind, nämlich zum einen das Aufschwemmen des Gewässergrundes und zum anderen dessen Beschleunigung in Richtung des Saugrohres. Um die bewährte Anordnung der Düsen(reihe) an der vorderen Schleppsaugkopfkante beibehalten zu können, wodurch unter Berücksichtigung der Schleppbewegung eine nach hinten gerichtete Feststoff-Wasser-Gemisch-Strömung entsteht, wird durch Teilumleitung des Wassers in den Bereich der hinteren Kante dort über Düsen eingeleitetes Wasser als Treibwasserstrom ausgenutzt. Hierdurch ist es möglich, eine größere Wassermenge zum Aufquellen (Lösen) des Gewässergrundes einzubringen. Das Gemisch wird durch den Treibwasserstrom aktiv beschleunigt. Durch diese Maßnahme kann der Feststoffanteil im geförderten Gemisch erheblich erhöht werden. Der Treibwasserstrom zur aktiven Beschleunigung des gelockerten Gewässergrundes tritt vorzugsweise am hinteren Ende des Schleppsaugkopfes in Richtung des Saugrohres (20) in den Saugbereich (31) ein. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß die jeweiligen Düsenstrahlen nicht gegeneinanderwirken und sich teilweise kompensieren.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 10 beschrieben.
So wird der aus den Druckwasserdüsen austretende Druckwasserstrom im wesentlichen senkrecht und/oder - in Bewegungsrichtung des Schleppsaugkopfes gesehen - im vorderen Bereich des Schleppsaugkopfes auf den Gewässergrund gerichtet, wodurch eine optimale Lockerung bzw. ein optimales Aufquellen des Gewässergrundes im Saugbereich erzielt werden kann.
Das Mengenverhältnis vom Druckwasserstrom zum Treibwasserstrom werden in Abhängigkeit von der Gewässergrundbeschaffenheit geregelt oder gesteuert. Je nach Gewässergrund kann der zum Aufquellen benötigte Druckwasserstrom zugunsten des Treibwasserstromes minimiert werden und umgekehrt. Vorteilhaft ist ein Verhältnis von Druckwasserstrom zu Treibwasserstrom von 40 : 60.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der über dem Gewässergrund liegende Saugbereich, in den die zwei Teilströme geleitet werden, durch eine Haube des Schleppsaugkopfes gegenüber dem umliegenden Wasser im wesentlichen abgeschirmt, so daß die Menge des Treibwasserstromes und des Druckwasserstromes die Transportwassermenge im Saugrohr darstellt. Durch die abschirmende Haube kann gewährleistet werden, daß beim Absaugen die Umgebungsbelastung vermieden wird.
Um die Gewässerbelastung so gering wie möglich zu halten, wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das dem Schleppsaugkopf zugeführte Wasser aus dem Überlaufwasser im Laderaum zumindest teilweise, vorzugsweise ganz entnommen. Vorzugsweise wird das Wasser aus dem Laderaum über einen zentralen Absaugschacht entnommen oder abgesaugt. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der genannte Absaugschacht sowohl zum Leeren des Laderaumes beim Ablassen des fließfähig gemachten Feststoff-Wasser-Gemisches, vorzugsweise nach Absenken von Überlaufwehren, als auch zur Entnahme von Überlaufwasser beim Beladen benutzt.
Vorzugsweise werden die Verfahrensparameter, wie Druckwasserdruck, Saugleistung etc., so eingestellt, daß die Transportwassermenge im Saugrohr etwa gleich der Feststoffmenge ist.
Die genannte Aufgabe wird ferner durch die Vorrichtung nach Anspruch 11 gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß von der Druck-leitung eine Teilleitung abzweigt, die zu mindestens einer - in Bewegungsrichtung des Schleppsaugkopfes gesehen - im hinteren Bereich des Schleppsaugkopfes angeordneten Treibwasserdüse führt und daß die Austrittsöffnungen der Treibwasserdüsen in Richtung des Saugrohres gerichtet sind. Die Vorteile ergeben sich entsprechend dem vorbeschriebenen Verfahren. Die Austrittsöffnungen der Treibwasserdüsen sind in Richtung des Saugrohres gerichtet, um eine optimale Beschleunigung des gelösten Feststoffanteiles vom Gewässergrund zu bewirken.
Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 12 bis 19 beschrieben.
So sind die Düsen- und/oder Teilleitungsdurchlaßquerschnitte verstellbar, vorzugsweise hydraulisch verstellbar. Hiermit kann über Regel- oder Steuerventile das jeweilige Fördervolumen bedarfsangepaßt werden, ohne daß Umbauten oder ein Austausch des Saugrohres notwendig sind.
Die Druckwasserdüsen an der vorderen Kante und/oder die Treibwasserdüsen werden in einer Reihe nebeneinanderliegend (und parallel zueinander) angeordnet, so daß sich eine gleichmäßige Verteilung des Druckwasserstromes zum Aufquellen des Gewässergrundes sowie des Treibwasserstromes ergibt.
Der Schleppsaugkopf wird von einer um eine horizontale Achse schwenkbaren Haube abgedeckt, deren seitliche und hintere Auflagekante im wesentlichen spaltfrei auf dem Gewässergrund aufliegt. Bei vorzugsweiser Rundumabdichtung des Saugbereiches gegenüber umliegenden Gewässermassen kann das Verhältnis der Feststoffanteile zu den Wasseranteilen im Saugrohr zugunsten der Feststoffanteile erheblich verbessert werden, vorzugsweise etwa zu gleichen Anteilen.
Um einem unebenen Gewässergrund Rechnung zu tragen, ist die Haube mehrteilig ausgeführt und weist schwenkbare oder heb- und senkbare Teilwände zur Anpassung an Gewässerunebenheiten auf.
Die Druckleitung ist mit einem Absaugschacht des Laderaumes verbunden, so daß das beim Baggern geförderte Überlaufwasser im Kreislauf benutzt werden kann. Der Absaugschacht ist vorzugsweise ein zentraler Schacht, der etwa in der Mitte des Laderaumes liegt. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Saugleitung derart angeordnet, daß sie Feststoff-Wasser-Suspensionen in zwei über den Laderaumstirnseiten angeordnete Schüttkästen in den Laderaum fördert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verfügt der zentrale Absaugschacht über in der Höhe verstellbare Überlaufeinrichtungen, die vorzugsweise als Ringwehre ausgebildet sind.
Durch diese Konstruktion ist es möglich, den zentralen Absaugschacht sowohl zum Rückführen des Überlaufwassers beim Beladen als auch beim Entladen nach Fluidisierung des Feststoffes auszunutzen.
Um etwa verlorengegangenes Druckwasser ersetzen zu können und/oder um den Feststoff in dem Laderaum fließfähig zu machen, ist mindestens ein Zusatzwasseranschluß vorgesehen, durch den zum Druckwasser fehlende Mengen angesaugt werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen
Fig. 1
eine Längsschnittansicht eines Laderaumsaugbaggers,
Fig. 2
eine Draufsicht auf den Laderaumsaugbagger nach Fig. 1,
Fig. 3
einen Schleppsaugkopf in einer Schnittansicht und
Fig.4
eine Ansicht der Unterseite des Schleppsaugkopfes nach Fig. 3.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Laderaumsaugbagger 10 besitzt einen etwa in der Schiffsmitte gelegenen Laderaum 11 und kann durch jeweils stirnseitig angeordnete Schüttkästen 12 befüllt werden. Das über eine Förderleitung 13 geförderten FeststoffWasser-Gemisch wird über Rinnen 14 in die Schüttkästen 12 transportiert und fließt in den Laderaum 11. Der Wasseranteil fließt in Richtung des zentralen Absaugschachtes 15. Das sich in diesem Absaugschacht 15 sammelnde Überlaufwasser wird über eine Leitung 16 mittels einer Pumpe 17 in eine Druckleitung 18 geleitet, die zum Schleppsaugkopf 19 führt. Neben dieser Druck-leitung 18 führt noch ein Saugrohr 20 vom Schleppsaugkopf 19 zu der Saugpumpe 22, über die Förderleitung 13 gelangt das Feststoff-Wasser-Gemisch in die Rinnen 14. Der zentrale Absaug- und Überlaufschacht 15 besitzt noch ein Bodenventil 21, das über die bereits genannte Leitung 16 mit der Pumpe 17 und der Saugpumpe 22 in Verbindung steht. Das fluidisierte Feststoffgemisch kann über ein steuerbares Ablaufwehr in den zentralen Absaugschacht 15 geleitet und von dort aus abgefördert werden. Der Boden des Laderaumes 11 ist jeweils in Richtung des zentralen Ablaufschachtes 15 geneigt ausgebildet. Eine nähere Beschreibung der Funktion des Absaugschachtes 15 in Verbindung mit den Fluidisierungseinrichtungen ist in der DE 24 57 020 C3 beschrieben. Prinzipell ist es jedoch ebenso möglich, das benötigte Wasser für die Druckleitung 18 über das Bodenventil 21 von außen anzusaugen.
Eine vergrößerte Darstellung des Schleppsaugkopfes 19 zeigt Fig. 3. Der Schleppsaugkopf 19 besitzt die bereits beschriebene Druckleitung 18, die sich in eine erste Leitung 181 und eine zweite Leitung 182 aufteilt, letztere ist mit einem Mengenregler 183 versehen. Das ankommende Wasser 25 teilt sich in den Treibwasserstrom 26 und den Druckwasserstrom 27 auf. Der Treibwasserstrom 26 tritt über eine oder mehrere Treibwasserdüsen 28, die in Reihe nebeneinander angeordnet sind (vgl. Fig. 4), in Richtung des Saugrohres 20 aus. Der Druckwasserstrom 27 wird mehreren in Reihe angeordneten Druckwasserdüsen 29 zugeführt. Die Druckwasserdüsen 29 sind an der vorderen Kante des Saugbereiches 31 des Schleppsaugkopfes 19 und die Treibwasserdüsen 28 an der hinteren Kante angeordnet. Der Schleppsaugkopf 19 wird durch eine Haube 30 allseitig abgedeckt, so daß der Saugbereich 31 nach außen hin. abgeschirmt ist. Um auch bei unebenem Gewässergrund eine hohe Abschirmung zu erzielen, ist die Haube 30 vorzugsweise mehrteilig ausgebildet und/oder besitzt schwenk- oder heb- und senkbare Wandteile. Dies wird in Fig. 3 durch ein mittels eines Kreises 33 symbolisiertes Gelenk angedeutet.
Der Schleppsaugkopf 19 besitzt eine aus mehreren Dach-Teilen 34 bestehende Haube 30, die heb- und senkbare Teilwände als Seitenscheiben 32 besitzt. Die Treibwasserdüsen 28 sind im hinteren und die Druckwasserdüsen 29 im vorderen Bereich der Haube 30 angeordnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.
Während des Baggerns schleppt der Laderaumsaugbagger 10 einen oder mehrere Schleppsaugköpfe 19 beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von ca. 1 m/s über den Grund. Durch den Druckwasserstrom 27 wird der Gewässergrund gelöst und zusammen mit dem sich aus dem Treibwasserstrom 26 und dem Druckwasserstrom 27 ergebenden Gesamtwasserstrom mittels Pumpe 17 in den Laderaum 11 gefördert. Der zentrale Absaugschacht 15 wird hierbei als Überlaufschacht während des Beladens des Laderaumes genutzt. Von dort aus wird das Überlaufwasser abgesaugt und im Kreislauf dem Schleppsaugkopf 19 erneut zugeführt. Da der Druck des Druckwasserstromes 27 gleich dem Druck des Treibwasserstromes 26 ist und auf einen Wert zwischen 3 und 5 bar eingestellt wird, kann die Pumpe 17 entsprechend dimensioniert werden. Eine um ca. 20 % geringere Gesamtpumpenleistung gegenüber dem bisherigen Verfahren ergibt sich auch daraus, daß die Beschleunigung des Feststoff-Wasser-Gemisches nicht mehr durch die Saugpumpe erfolgt, da von dem Schleppsaugkopf 19 kein Umgebungswasser mehr angesaugt wird. Durch Einbringen der gesamten Transportwassermenge als Druck- bzw. Treibwasser in den Schleppsaugkopf 19 kann der Feststoffanteil in dem Feststoff-Wasser-Gemisch auf 50 % erhöht werden. Durch die relative Erhöhung der Feststoffördermenge kann die Beladezeit halbiert oder bei Beibehaltung der ursprünglichen Beladezeit ein Saugrohr einschließlich der Hubeinrichtungen eingespart werden. Die Erhöhung der Feststoffmengen in dem Feststoff-Wasser-Gemischstrom führt gleichzeitig zu einer Reduzierung der Durchflußgeschwindigkeit im Laderaum 11 und einer hiermit verbundenen Reduzierung der Überlaufverluste. Bei Wegfall eines Saugrohres kann die vorhandene freigewordene Baggerpumpe als Rückführpumpe für das Transportwasser zum Schleppsaugkopf 19 in geschlossenem Kreislauf und als Druckerhöhungspumpe für das Verspülen genutzt werden. Ggf. ist es möglich, bei Bedarf über das Bodenventil 21 des Absaugschachtes 15 Außenwasser zuzumischen oder ausschließlich mit Außenwasser zu arbeiten. Dies kann ggf. automatisch erfolgen, z.B. dann, wenn das Vakuum vor der Saugpumpe oder die Gemischkonzentration vorgegebene Grenzwerte überschreitet.
Beim Entladen des Laderaumes 11, welches prinzipiell nach der in der DE 24 57 020 C3 beschriebenen Weise vorgenommen wird, kann zusätzlich der Vorteil genutzt werden, daß die Entladung des fluidisierten Feststoffes über den Absaugschacht 15 erfolgt.

Claims (19)

  1. Verfahren zum Absaugen von Gewässergrund und zum Fördern der erhaltenen Feststoff-Wasser-Suspension direkt oder über einen Schüttkasten in einen Laderaum (11), vorzugsweise eines Laderaumsaugbaggers (10), wobei mindestens einem Schleppsaugkopf (19) Wasser (25, 27) unter Druck zugeführt wird, das über Druckwasserdüsen (29) in den Gewässergrund gedrückt wird und hierbei ein Aufquellen des Gewässergrundes bewirkt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß von dem in den Schleppsaugkopf (19) eingeleiteten Druckwasser (25, 27) vor Erreichen des Gewässergrundes ein Treibwasserstrom (26) abgeteilt wird und daß der Treibwasserstrom (26) durch mindestens eine - in Bewegungsrichtung des Schleppsaugkopfes (19) betrachtet - am hinteren Ende des Schleppsaugkopfes (19) angeordnete Treibwasserdüse (28) auf das Saugrohr (20) des Schleppsaugkopfes (19) gerichtet wird und in Richtung des Saugrohres (20) in den Saugbereich (31) eintritt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den Druckwasserdüsen (29) austretende Druckwasserstrom (27) im wesentlichen senkrecht und/oder - in Bewegungsrichtung des Schleppsaugkopfes (19) gesehen - im vorderen Bereich des Schleppsaugkopfes (19) auf den Gewässergrund gerichtet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis vom Druckwasserstrom (27) zum Treibwasserstrom (26) in Abhängigkeit von der Gewässergrundbeschaffenheit geregelt oder gesteuert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Druckwasserstrom (27) zu Treibwasserstrom (26) etwa 40 : 60 beträgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der über dem Gewässergrund liegende Saugbereich (31) durch eine Haube (30) des Schleppsaugkopfes (19) gegenüber dem Umgebungswasser im wesentlichen abgeschirmt ist, so daß die Menge des Treibwasserstromes (26) und des Druckwasserstromes (27) die Transportwassermenge im Saugrohr (20) darstellt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser (25) dem Schleppsaugkopf (19) mit einem Druck von 3 bis 5 bar zugeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser (25) dem Überlaufwasser im Laderaum (11) zumindest teilweise, vorzugsweise ganz entnommen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser (25) aus dem Laderaum (11) über einen vorzugsweise zentralen Absaugschacht (15) entnommen oder abgesaugt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Absaugschacht (15) sowohl zum Leeren des Laderaumes (11) beim Ablassen des fließfähig gemachten Feststoff-Wasser-Gemisches als auch zur Entnahme von Überlaufwasser (Wasser 25) beim Beladen benutzt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportwassermenge im Saugrohr (20) etwa gleich groß der Feststoffmenge ist.
  11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit mindestens einem direkt zu einem Laderaum (11) oder über einen Schüttkasten (12) führenden Schleppsaugkopf (19) mit einer Druck- und einer Saugleitung (20), wobei die Druckleitung (18, 181) mit einer oder mehreren im - in Bewegungsrichtung des Schleppsaugkopfes (19) gesehen - vorderen Bereich des Schleppsaugkopfes (19) angeordneten und auf den Gewässergrund gerichteten Druckwasserdüsen (29) in Verbindung steht,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß von der Druckleitung (18, 181) eine Teilleitung (182) abzweigt, die zu mindestens einer - in Bewegungsrichtung des Schleppsaugkopfes (19) gesehen - im hinteren Bereich des Schleppsaugkopfes (19) angeordneten Treibwasserdüse (28) führt und daß die Austrittsöffnungen der Treibwasserdüsen (28) in Richtung des Saugrohres (20) gerichtet sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen und/oder Teilleitungsdurchlaßquerschnitte verstellbar sind, vorzugsweise hydraulisch.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwasserdüsen (29) an der vorderen Kante und/oder die Treibwasserdüsen (28) in einer Reihe nebeneinanderliegend angeordnet sind.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleppsaugkopf (19) von einer um eine horizontale Achse schwenkbaren Haube (30) abgedeckt wird, deren seitliche und hintere Auflagekante im wesentlichen spaltfrei auf dem Gewässergrund aufliegt.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (30) mehrteilig ausgeführt ist und schwenkbare oder heb- und senkbare Teilwände zur Anpassung an Gewässergrundunebenheiten aufweist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (18) mit einem Absaugschacht (15) des Laderaumes (11) verbunden ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Absaugschacht (15) ein zentraler Schacht ist, der etwa in der Mitte des Laderaumes (11) liegt.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (20) die Feststoff-Wasser-Suspension in zwei an den Laderaumstirnseiten angeordnete Schüttkästen (12) fördert.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Absaugschacht (15) über in der Höhe verstellbare Überlaufeinrichtungen verfügt, die vorzugsweise als Ringwehre ausgebildet sind.
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