EP3216531A1

EP3216531A1 - Reinigungsvorrichtung und verfahren zum reinigen einer unter wasser gelegenen oberfläche

Info

Publication number: EP3216531A1
Application number: EP16159567.3A
Authority: EP
Inventors: Claus Mayer
Original assignee: Nordseetaucher GmbH
Current assignee: Nordseetaucher GmbH
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-09-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung (2), die Verwendung derselben, ein Reinigungssystem (70) und ein Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche (44). Die Reinigungsvorrichtung (2) umfasst zumindest eine Kavitations-Einheit (50), die zum Erzeugen eines Kavitationsstroms (60) und zum Bereitstellen dieses Kavitationsstroms (60) in einem Arbeitsbereich (42) eingerichtet ist. Der Kavitationsstrom (60) umfasst eine Vielzahl von Kavitationsbläschen. Im aktiven Reinigungsbetrieb der Reinigungsvorrichtung (2) grenzt der Arbeitsbereich (42) an die zu reinigende Oberfläche (44) an oder umfasst diese.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer unter Wasser gelegenen Oberfläche, umfassend zumindest eine Kavitations-Einheit, die zum Erzeugen eines Kavitationsstroms und zum Bereitstellen dieses Kavitationsstroms in einem Arbeitsbereich eingerichtet ist, wobei der Kavitationsstrom eine Vielzahl von Kavitationsbläschen umfasst und im aktiven Reinigungsbetrieb der Reinigungsvorrichtung der Arbeitsbereich an die zu reinigende Oberfläche angrenzt oder diese umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Reinigungssystem zum Reinigen von unter Wasser gelegenen Oberflächen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Reinigen einer unter der Wasseroberfläche in einem Gewässer gelegenen Oberfläche sowie die Verwendung einer Reinigungsvorrichtung.
Die Reinigung von unter Wasser gelegenen Oberflächen ist beispielsweise bei Booten oder Schiffen, aber auch bei maritimen Einrichtungen, wie beispielsweise Spundwänden in Häfen, von großem Interesse.
Eine unter Wasser gelegene Oberfläche soll im Kontext der vorliegenden Beschreibung allgemein als eine unterhalb des Wasserspiegels in einem Gewässer liegende Oberfläche verstanden werden. Bei dem Gewässer kann es sich sowohl um ein Süßwassergewässer (Seen, Flüsse und Teiche), ein Salzwassergewässer (Meere und Ozeane) oder auch um ein Brackwassergewässer handeln.
An unter Wasser gelegenen Oberflächen, beispielsweise am Unterwasserschiff oder an einer Spundwand, bildet sich innerhalb kurzer Zeit eine Bewuchsgemeinschaft aus Meeres- oder Süßwasserorganismen. Sie erreicht eine beträchtliche Mächtigkeit und Festigkeit und führt zu einer Gewichtszunahme des Wasserfahrzeugs einerseits und zu einer erheblichen Erhöhung des Reibungswiderstandes andererseits. Dies führt zu einer verminderten Fahrtgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs und zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch. Traditionell werden zum Schutz vor maritimem Bewuchs biozidhaltige Antifoulingbeschichtungen oder Anstriche auf dem Unterwasserschiff eingesetzt, welche den Bewuchs abtöten. Diese Beschichtungen haben jedoch den Nachteil, dass sie die Gewässerqualität beeinträchtigen.
Neben diesem biochemischen Ansatz sind mechanische Reinigungsverfahren bekannt, um unter Wasser gelegene Oberflächen zu reinigen. Beispielsweise können Verunreinigungen oder Bewuchs mit Hilfe eines Hochdruckreinigers entfernt werden. Solche Verfahren sind jedoch sehr arbeitsintensiv und aufwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer unter Wasser gelegenen Oberfläche, ein Reinigungssystem zum Reinigen von unter Wasser gelegenen Oberflächen, ein Verfahren zum Reinigen einer unter der Wasseroberfläche in einem Gewässer gelegenen Oberfläche sowie die Verwendung einer Reinigungsvorrichtung anzugeben, wobei die Umweltverträglichkeit der Reinigungsvorrichtung, des Reinigungssystems, des Verfahrens zum Reinigen sowie der Verwendung der Reinigungsvorrichtung verbessert sein soll.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer unter Wasser gelegenen Oberfläche, umfassend zumindest eine Kavitations-Einheit, die zum Erzeugen eines Kavitationsstroms und zum Bereitstellen dieses Kavitationsstroms in einem Arbeitsbereich eingerichtet ist, wobei der Kavitationsstrom eine Vielzahl von Kavitationsbläschen umfasst und im aktiven Reinigungsbetrieb der Reinigungsvorrichtung der Arbeitsbereich an die zu reinigende Oberfläche angrenzt oder diese umfasst, wobei die Reinigungsvorrichtung dadurch fortgebildet ist, dass die Reinigungsvorrichtung ein einseitig offenes Gehäuse umfasst, welches zumindest eine Absaugöffnung aufweist und den Arbeitsbereich zumindest teilweise umgibt.
Vorteilhaft wird die unter Wasser gelegene Oberfläche mit Hilfe des Kavitationsstroms ohne den Einsatz von schädlichen Giften gereinigt. Das Kavitationssystem beruht auf dem physikalischen Effekt der Kavitation. Dieser hat sich als hoch wirksam gegen Verunreinigung auf unter Wasser gelegenen Oberflächen erwiesen. Vor allem maritimer Bewuchs lässt sich sehr effizient von unter Wasser gelegenen Oberflächen entfernen. Die Reinigungswirkung entsteht vereinfacht erklärt dadurch, dass die Kavitationsbläschen an oder in der Nähe der zu reinigenden Oberfläche zerplatzen. Bei diesem Phänomen entsteht durch die Implosion des Kavitationsbläschens ein Druckstoß bzw. eine Druckwelle mit sehr hohen Druckspitzen.
Die von der Oberfläche entfernten Verunreinigungen, beispielsweise maritimer Bewuchs, gelangen bei der Reinigungsvorrichtung nicht in das umgebende Gewässer. Sie verbleiben zumindest zum weit überwiegenden Teil im Gehäuse. Das während des Reinigungsvorgangs entstehende Abwasser ist durch die Absaugöffnung aus dem Bereich der zu reinigenden Oberfläche, insbesondere aus dem Arbeitsbereich der Reinigungsvorrichtung, entfernbar.
Die Reinigungsvorrichtung ist hoch wirksam und gleichzeitig sehr umweltverträglich. Die von der Oberfläche entfernten Verunreinigungen gelangen nicht in das umgebende Gewässer, sondern werden aus dem Arbeitsbereich entfernt. So wird auch die Sicht des Tauchers verbessert, welcher die Reinigungsvorrichtung bedient. Nach der Reinigung liegt eine glatte Oberfläche vor, die das unvermeidlich erneut einsetzende biologische Wachstum hemmt. Die erforderliche Reinigungshäufigkeit reduziert sich jedoch stark. Der Einsatz der Reinigungsvorrichtung ist also nicht nur hochgradig effizient und sehr umweltverträglich, sondern außerdem sehr ökonomisch.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Reinigungsvorrichtung dadurch fortgebildet, dass das Gehäuse an seiner abgeschlossenen ersten Seite kuppelförmig gewölbt und an seiner gegenüberliegenden offenen zweiten Seite eine Arbeitsöffnung aufweist.
Insbesondere ist bei dieser Reinigungsvorrichtung vorgesehen, dass das Gehäuse eine kragenförmige Dichtmanschette umfasst, die mit einem Rand des Gehäuses verbunden ist, der die Arbeitsöffnung umgibt. Die kragenförmige Dichtmanschette erlaubt eine zuverlässige fluidische Trennung zwischen dem von dem Gehäuse umschlossenen Arbeitsbereich und dem umgebenden Gewässer. Im Betrieb der Reinigungsvorrichtung ist bevorzugt vorgesehen, dass durch die Absaugöffnung dem Arbeitsbereich permanent Wasser entzogen wird. So stellt sich eine kontinuierliche Strömung vom umgebenden Gewässer in das Gehäuse der Reinigungsvorrichtung hinein ein. Es gelangt mit anderen Worten kein in dem Reinigungsvorgang entstehendes Abwasser in das umliegende Gewässer. Die Dichtmanschette erlaubt es, den Spalt zwischen der zu reinigenden Oberfläche und dem Rand des Gehäuses besonders eng zu wählen. Die Reinigungsvorrichtung wird mit dem Rand der Dichtmanschette auf die zu reinigende Oberfläche aufgesetzt. Hierzu ist die Dichtmanschette bevorzugt aus einem flexiblen Material hergestellt, beispielsweise aus Gummi. Das flexible Material der Dichtmanschette verhindert außerdem, dass das bevorzugt formstabile Gehäuse der Reinigungsvorrichtung in Kontakt mit der zu reinigenden Oberfläche gelangt. Handelt es sich bei dieser beispielsweise um einen Schiffsrumpf, wird Beschädigungen des Unterwasserschiffs oder seines Anstrichs wirksam vorgebeugt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Reinigungsvorrichtung dadurch fortgebildet, dass die Kavitations-Einheit eine Düsen-Einheit ist. Diese ist dazu eingerichtet, hydrodynamisch einen Kavitationsstrom zu erzeugen, der eine Vielzahl von Kavitationsbläschen umfasst. Bevorzugt umgibt das Gehäuse einen Innenraum zumindest teilweise, wobei die Düsen-Einheit in diesem Innenraum aufgenommen ist.
Die hydrodynamische Erzeugung eines Kavitationsstroms ist mit überschaubarem technischem Aufwand sehr robust realisierbar. Aus diesem Grund eignet sie sich besonders für den Unterwassereinsatz. Sie zeigt keine Erosionsprobleme und weist eine hohe Energieeffizienz auf. Ferner ist es hydrodynamisch problemlos möglich, den gewünschten Kavitationsstrom so zu erzeugen, dass er definiert in einem Arbeitsbereich vorliegt. Durch die Anordnung der DüsenEinheit in dem von dem Gehäuse zumindest teilweise umgebenen Innenraum wird eine besonders kompakte Reinigungsvorrichtung bereitgestellt.
Die Reinigungsvorrichtung ist ferner bevorzugt dadurch fortgebildet, dass die Düsen-Einheit zumindest eine um eine Rotationsachse rotierbare oder rotierende Kavitationsdüse umfasst und der Innenraum des Gehäuses zumindest näherungsweise rotationssymmetrisch zu der Rotationsachse ist. Bevorzugt weist die Düseneinheit zwei oder mehrere rotierende Kavitationsdüsen auf. Eine solche rotierbare oder rotierende Anordnung hat sich in der Praxis als besonders wirksam herausgestellt.
Das Gehäuse der Reinigungsvorrichtung ist bevorzugt formstabil und ferner bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Geeignet ist insbesondere ein faserverstärktes Kunststoffmaterial. Dabei ist ferner insbesondere vorgesehen, dass das Gehäuse mit einer Manschette verstärkt ist, beispielsweise mit einer Manschette aus Metall. Eine solche Verstärkung ist insbesondere im Bereich der kragenförmigen Dichtmanschette bzw. entlang eines Randes der Arbeitsöffnung vorgesehen. Die Reinigungsvorrichtung ist ferner insbesondere ein handgeführtes Unterwasserwerkzeug. Sie ist aufgrund ihrer kompakten Größe, ihr Durchmesser liegt beispielsweise zwischen 0,2 m und 0,5 m, von einem Taucher problemlos bedienbar. Sie ist ferner bevorzugt so konstruiert, dass sie keinen Rückstoß erzeugt. Um ein Anhaften der Vorrichtung an der zu reinigenden Oberfläche zu verbessen, kann sie mit Magneten versehen werden. So wirkt bei magnetisierbaren zu reinigenden Oberflächen, beispielsweise von Spundwänden, eine anziehende Kraft zwischen diesen Magneten und beispielsweise der Spundwand, so dass die Reinigungsvorrichtung bequem von einem Arbeitstaucher geführt werden kann.
Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass an dem Gehäuse der Reinigungsvorrichtung Rollen oder ein Kugellager vorgesehen sind. Diese ermöglichen es dem Taucher, die Reinigungsvorrichtung über die unter Wasser gelegene und zu reinigende Oberfläche zu fahren und verhindern insbesondere, dass sich das Gehäuse der Reinigungsvorrichtung an der zu reinigenden Oberfläche festsaugt. Diese Rollen oder Kugellager sind insbesondere innerhalb des Gehäuses angeordnet und ragen an dessen Unterseite, an der sich die Absaugöffnung befindet, geringfügig aus diesem hervor. Dabei stehen die Rollen oder Kugellager gerade soweit aus dem Gehäuse hervor, dass die zuverlässige Abdichtung des Gehäuses mittels der die Absaugöffnung umgebenden Dichtlippe nicht in Frage gestellt wird, das Gehäuse sich jedoch nicht festsaugt, also ein minimaler Spalt zur zu reinigenden Oberfläche eingehalten wird.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt umfasst die Reinigungsvorrichtung einen an dem Gehäuse befestigten Jetantrieb (Wasserjet). Zum Betrieb dieses Jetantriebs wird bevorzugt ein Teil des Druckwasserstroms, welcher der Reinigungsvorrichtung zum Betrieb der Kavitationseinheit zugeführt wird, abgezweigt, so dass mit dem Jetantrieb ein gezielter/gerichteter Rückstoß erzeugt werden kann. Der Jetantrieb ist ferner insbesondere schwenkbar ausgeführt, so dass der die Reinigungsvorrichtung bedienende Taucher die Bewegung der Reinigungsvorrichtung auf der zu reinigenden Oberfläche mittels des Jetantriebs leicht steuern kann.
Die in dem Gehäuse der Reinigungsvorrichtung vorhandene Arbeitsöffnung definiert bevorzugt eine Ebene. Ein durch diese Ebene definierter erster Halbraum ist durch das Gehäuse gegenüber der Ebene abgeschlossen. In diesem Halbraum ist beispielsweise die Kavitations-Einheit, insbesondere die Düseneinheit, angeordnet. Der zweite von der Ebene definierte Halbraum ist nicht durch das Gehäuse begrenzt, in ihm liegt die zu reinigende Oberfläche oder sie grenzt an die Ebene an.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Reinigungssystem zum Reinigen von unter Wasser gelegenen Oberflächen, wobei dieses Reinigungssystem dadurch fortgebildet ist, dass es zumindest eine Reinigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der zuvor genannten Aspekte umfasst. Das Reinigungssystem umfasst ferner eine Versorgungseinheit, die einen Filter umfasst, wobei die Versorgungseinheit über eine Absaugleitung mit der zumindest einen Absaugöffnung der Reinigungsvorrichtung gekoppelt und dazu eingerichtet ist, über die Absaugleitung einem Reinigungsprozess entstammendes Abwasser aus dem Arbeitsbereich abzusaugen, dem Filter zuzuführen und gefiltertes Wasser abzugeben.
Das Reinigungssystem verringert die durch die Reinigung auftretende Belastung für das Gewässer auf ein absolutes Minimum. Durch die Filterung des in dem Reinigungsprozess entstehenden Abwassers werden ggf. vorhandene und das Gewässer belastende Stoffe abgeschieden, bevor das gereinigte Abwasser in das Gewässer zurückgeführt wird. Möglicherweise durch den Reinigungsprozess abgelöste Verunreinigungen, beispielsweise Farb- oder Lackpartikel, Antifoulingbeschichtung oder dgl. gelangen nicht in das Gewässer. Sie werden im Filter der Versorgungseinheit aufgefangen und können nach erfolgtem Reinigungsvorgang fachgerecht entsorgt werden.
Das Reinigungssystem ist in sensiblen Gewässersystemen einsetzbar. Auch ein großtechnischer Einsatz des Reinigungssystems, bei dem große Mengen an Abwasser und von den unter Wasser gelegenen Oberflächen abgelöste Verunreinigungen anfallen, stellen weder ein technisches noch ein wirtschaftliches Problem dar. Da das Abwasser sofort wieder zurück in das Gewässer geleitet werden kann, besteht keine Notwendigkeit zur Zwischenspeicherung oder Entsorgung des Abwassers. Der Filter der Versorgungseinheit kann entsprechend der anfallenden Menge an abgelösten Verunreinigungen dimensioniert werden. Da die Versorgungseinheit außerdem bevorzugt an Land aufgestellt ist, kann der Filter problemlos gewechselt werden.
Das Reinigungssystem ist insbesondere dadurch fortgebildet, dass die Versorgungseinheit über eine Druckleitung mit der KavitationsEinheit der Reinigungsvorrichtung gekoppelt und dazu eingerichtet ist, die Kavitations-Einheit zum Erzeugen des Kavitationsstroms mit unter Druck stehendem Wasser zu versorgen.
Die Versorgungseinheit weist mit anderen Worten beispielsweise einen Kompressor auf, der die Reinigungseinheit, genauer deren Kavitations-Einheit, mit dem zum hydrodynamischen Erzeugen eines Kavitationsstroms notwendigen unter Druck stehenden Wasser versorgt. Die Versorgung der Reinigungsvorrichtung sowie die Aufbereitung des Abwassers finden bevorzugt in der an Land aufgestellten Versorgungseinheit statt. So bleibt die Reinigungsvorrichtung selbst sehr kompakt. Die gegebenenfalls regelmäßigen Wartungsvorgängen zu unterwerfenden Bauteile der Versorgungseinheit sind effizient und problemlos zugänglich.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Reinigen unter der Wasseroberfläche in einem Gewässer gelegenen Oberfläche, welches durch die folgenden Schritte fortgebildet ist:

Erzeugen eines Kavitationsstroms umfassend eine Vielzahl von darin vorhandenen Kavitationsbläschen in einem Arbeitsbereich,
Reinigen der Oberfläche mit dem Kavitationsstrom,
Abfördern von in diesem Reinigungsprozess entstehendem Abwasser,
Filtern des abgeförderten Abwassers und
Rückführen von gefiltertem Abwasser in das Gewässer.

Auf das Verfahren treffen gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits zuvor im Hinblick auf das Reinigungssystem und die Reinigungsvorrichtung erwähnt wurden. Auf Wiederholungen soll daher verzichtet werden.
Das Verfahren ist ferner insbesondere dadurch fortgebildet, dass der Kavitationsstrom hydrodynamisch erzeugt wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass der Kavitationsstrom mit einer Düsen-Einheit erzeugt wird, die in einem von einem einseitig offenen Gehäuse teilweise umgebenen Innenraum angeordnet ist, wobei das in dem Reinigungsprozess entstehende Abwasser durch zumindest eine in dem Gehäuse vorhandene Absaugöffnung abgesaugt wird.
Das Verfahren arbeitet ebenso wie das Reinigungssystem und die Reinigungsvorrichtung äußerst umweltschonend ökonomisch und hochgradig effizient.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch die Verwendung einer Reinigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der zuvor genannten Aspekte zum Reinigen, insbesondere zum Entfernen von maritimem Bewuchs, von einer unter Wasser in einem Gewässer gelegenen Oberfläche.
Auch auf die Verwendung der Reinigungsvorrichtung treffen gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits im Hinblick auf das Reinigungssystem und die Reinigungsvorrichtung erwähnt wurden.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1: eine Reinigungsvorrichtung in vereinfachter perspektivischer Darstellung,
Fig. 2: eine Reinigungsvorrichtung in vereinfachter schematischer Seitenansicht,
Fig. 3: eine Reinigungsvorrichtung in schematisch vereinfachter Draufsicht,
Fig. 4: eine schematisch vereinfachte Schnittansicht entlang der in Fig 3 mit IV-IV bezeichneten Ebene,
Fig. 5: eine schematisch vereinfachte Ansicht der Reinigungsvorrichtung von ihrer Unterseite her, betrachtet durch die Arbeitsöffnung des Gehäuses und
Fig. 6: eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Reinigungssystems umfassend eine Reinigungsvorrichtung.

In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
Fig. 1 zeigt in vereinfachter perspektivischer Darstellung eine Reinigungsvorrichtung 2 zum Reinigen einer unter Wasser gelegenen OberflÃ¤che 44 (vgl. auch Fig. 4 und 6). Die Reinigungsvorrichtung 2 ist beispielsweise zum Reinigen einer Spundwand 46 in einem Hafenbecken oder zum Reinigen des Unterwasserschiffs eines Bootes oder Schiffs eingerichtet. Die Reinigungsvorrichtung 2 umfasst ein einseitig offenes Gehäuse 4. Dieses weist beispielhaft vier entlang des Umfangs des Gehäuses 4 gleichmäßig verteilte Absaugtaschen 6 auf. In der perspektivischen Darstellung von Fig. 1 sind lediglich zwei der vier Absaugtaschen 6 sichtbar. Die Innenräume der Absaugtaschen 6 kommunizieren mit in dem Gehäuse 4 vorhandenen Absaugöffnungen 48 (vgl. auch Fig. 4), so dass über die Absaugschläuche 8 während des Reinigungsvorgangs entstehendes Abwasser aus dem Innenraum des Gehäuses 4 abgesaugt werden kann. So gelangen die im Abwasser vorhandenen Verunreinigungen nicht in das umliegende Gewässer 88. Die Absaugschläuche 8 sind an ein zentrales Doppel-T-Stück 10 gekoppelt, so dass an einem Absaugstutzen 12, wie schematisch mit einem Pfeil angedeutet, das Abwasser abgepumpt werden kann.
In einem von dem Gehäuse 4 umschlossenen Innenraum befindet sich eine Kavitations-Einheit 50 (vgl. auch Fig: 5), insbesondere eine Düseneinheit, welche über den Handgriff 14 bedienbar ist. An dem Handgriff 14 befindet sich ein Anschlussstück 16, an welches eine Druckleitung 18 angeschlossen ist. Über die Druckleitung 18 wird, wie mit einem Pfeil schematisch angedeutet, unter Druck stehendes Wasser der Reinigungsvorrichtung 2 zugeführt. Die Kavitations-Einheit 50 erzeugt aus dem unter hohem Druck stehenden Wasserstrom hydrodynamisch einen Kavitationsstrom 60. Dies geschieht beispielsweise, indem der Wasserstrom auf eine Kante gerichtet wird. Der Kavitationsstrom 60 umfasst eine Vielzahl von Kavitationsbläschen.
Die unter Wasser gelegene Oberfläche 44 wird mit Hilfe des Kavitationsstroms gereinigt, wobei auf den Einsatz von chemischen Hilfsmitteln verzichtet wird. Der Reinigungsvorgang beruht auf dem physikalischen Effekt der Kavitation. Dieser hat sich als hoch wirksam gegen Verunreinigung, beispielsweise maritimen Bewuchs 72, auf unter Wasser gelegenen Oberflächen 44 erwiesen. Die Reinigungswirkung entsteht vereinfacht erklärt dadurch, dass die Kavitationsbläschen an oder in der Nähe der zu reinigenden Oberfläche 44 zerplatzen. Bei diesem Vorgang entsteht durch die Implosion des Kavitationsbläschens ein Druckstoß bzw. eine Druckwelle mit sehr hohen Druckspitzenwerten.
Das Gehäuse 4 ist optional mit einer Metallmanschette 20 verstärkt. Diese ist beispielsweise aus Aluminium hergestellt. Sie umfasst einen unteren Ring 22, Stege 24 und einen oberen Ring 26.
Das Gehäuse 4 ist an seiner ersten abgeschlossenen Seite, die in Fig. 1 oben dargestellt ist, kuppelförmig gewölbt. An seiner gegenüberliegenden zweiten Seite, in Fig. 1 unten, ist das Gehäuse offen. An dieser zweiten Seite des Gehäuses 4 umgibt der untere Rand 28 eine Arbeitsöffnung 30. Sie ist im Betrieb der Reinigungsvorrichtung 2 der zu reinigenden Oberfläche 44 zugewandt.
In Fig. 2 ist die Reinigungsvorrichtung 2 in einer schematisch vereinfachten Seitenansicht dargestellt. Aus Gründen der einfacheren Darstellung sind die Absaugschläuche 8 und der Handgriff 14 nicht dargestellt. Die Arbeitsöffnung 30 befindet sich an der in Fig. 2 unteren Seite des Gehäuses 4. Der untere Rand 28 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einer kragenförmigen Dichtmanschette 32 umgeben. Diese ist aus einem flexiblen Material hergestellt, beispielsweise aus Gummi. Die Absaugschläuche 8 werden an Anschlussstutzen 34 der Absaugtaschen 6 angeschlossen. Im oberen Bereich umfasst das Gehäuse 4 einen zentralen Dom 36, der mit dem oberen Ring 26, der ansonsten nicht dargestellten Metallmanschette 20, verbunden ist. Auf den Dom 36 wird zentral der Handgriff 14 aufgesetzt, so dass die im Innenraum des Gehäuses 4 vorhandene Kavitations-Einheit 50 bedienbar ist.
Fig. 3 zeigt die Reinigungsvorrichtung 2 in einer schematisch vereinfachten Draufsicht. Wie bereits erwähnt, sind die Absaugtaschen 6 bevorzugt gleichmäßig entlang des Umfangs des Gehäuses 4 verteilt angeordnet. Der Dom 36 ist beispielsweise mittels geeigneter Schrauben 38 mit dem unteren Teil des Gehäuses 4 verbunden.
Fig. 4 zeigt eine schematisch vereinfachte Schnittansicht entlang der in Fig. 3 mit IV-IV bezeichneten Ebene. In Fig. 4 ist der Dom 36 ebenso wie der obere Ring 26 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Das Gehäuse 4 umschließt einen Innenraum 40, in welchem bevorzugt die ebenfalls in Fig. 4 nicht dargestellte Kavitations-Einheit 50 angeordnet ist. Die Kavitations-Einheit 50 ist dazu eingerichtet, einen Kavitationsstrom 60 zu erzeugen und diesen in einem Arbeitsbereich 42 (umrandet dargestellt mit gestrichelter Linie) bereitzustellen. Der Arbeitsbereich 42 ist lediglich beispielhaft in der in Fig. 4 dargestellten Form gezeichnet. Er ist in der Anwendung der Reinigungsvorrichtung 2 durch den Kavitationsstrom 60 und die Art der Kavitationseinheit 50 bestimmt. Der Arbeitsbereich 42 entspricht im Wesentlichen einem Reaktionsvolumen der in dem Kavitationsstrom 60 vorhandenen Kavitationsbläschen. Im aktiven Reinigungsbetrieb der Reinigungsvorrichtung 2 grenzt der Arbeitsbereich 42 an eine zu reinigende Oberfläche 44 an oder umfasst diese.
In Fig. 4 ist beispielhaft und abschnittsweise die zu reinigende Oberfläche 44 einer Spundwand 46 dargestellt. Von der zu reinigenden Oberfläche 44 abgelöste Verunreinigungen, beispielsweise maritimer Bewuchs, gelangen in den Innenraum 40 des Gehäuses 4. Anschließend werden sie über die Absaugöffnungen 48 zunächst in die Absaugtaschen 6 und anschließend über die Anschlussstutzen 34 und die Absaugschläuche 8 zu dem Absaugstutzen 12 gefördert. Über eine daran angeschlossene Absaugleitung gelangt das Abwasser einschließlich der Verunreinigungen zu einem weiter unten beschriebenen Filter 76 einer Versorgungseinheit 74 (vgl. Fig. 6). Der Transport der Verunreinigungen ist beispielhaft und schematisch in Fig. 4 mit Pfeilen angedeutet.
Wie Fig. 4 ferner zeigt, umfasst die Dichtmanschette 32 eine innere Dichtlippe 54 und eine äußere Dichtlippe 56. In Fig. 5 sind diese beiden Elemente schematisch vereinfacht lediglich strichförmig dargestellt. Zwischen der inneren und der äußeren Dichtlippe 54, 56 befindet sich beispielsweise der untere Ring 22 der Metallmanschette 20. Er dient der Verstärkung des unteren Randes 28 des Gehäuses 4. Durch die Dichtmanschette 32 ist es möglich, einen sehr schmalen Arbeitsspalt 58 zwischen der zu reinigenden Oberfläche 44 und dem unteren Rand 28 des Gehäuses 4 zu realisieren. So wird der Innenraum 40 fluidisch sehr gut von einem das Gehäuse 4 auf der Außenseite umgebenden Gewässer 88 (vgl. Fig. 6) getrennt. Von der Oberfläche 44 entfernte Verunreinigungen und möglicherweise das umliegende Gewässer 88 belastende Substanzen wie beispielsweise Farb- oder Lackreste oder Teile von Antifoulingbeschichtung, werden zuverlässig vom Innenraum 40 des Gehäuses 4 abgefördert und gelangen nicht in das umliegende Gewässer 88.
Fig. 5 zeigt die Reinigungsvorrichtung 2 in schematisch vereinfachter Ansicht von ihrer Unterseite her, also mit Blick auf die Arbeitsöffnung 30. Als Kavitations-Einheit 50 ist eine beispielhaft eine Düseneinheit vorgesehen. Diese umfasst ferner beispielhaft zwei um eine Rotationsachse R rotierbare Düsen 52, 52'.
Die bevorzugt im Innenraum 40 des Gehäuses 4 angeordnete Kavitations-Einheit 50 erzeugt hydrodynamisch einen Kavitationsstrom 60, der eine Vielzahl von Kavitationsbläschen umfasst. Durch die Rotation der Kavitations-Einheit 50, genauer der Kavitationsdüsen 52, 52', um die Rotationsachse R, verteilt sich der Kavitationsstrom 60 im Innenraum 40 des Gehäuses 4. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der Innenraum 40 des Gehäuses 4 zu der Rotationsachse R zumindest näherungsweise rotationssymmetrisch ist.
Fig. 6 zeigt ein Reinigungssystem 70 zum Reinigen einer unter der Wasseroberfläche 86 in einem Gewässer 88 gelegenen Oberfläche 44. Beispielsweise handelt es sich bei der zu reinigenden Oberfläche 44 um eine Spundwand 46 in einem Hafenbecken, an der sich maritimer Bewuchs 72 als Verunreinigung gebildet hat. Das Reinigungssystem 70 umfasst eine Reinigungsvorrichtung 2 nach einem oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsbeispiele.
Ferner umfasst das Reinigungssystem 70 eine Versorgungseinheit 74, die einen Filter 76 und einen Kompressor 78 umfasst. Die Versorgungseinheit 74 ist über eine Absaugleitung 80 mit der Reinigungsvorrichtung 2 gekoppelt. Dabei kommuniziert die Absaugleitung 80 mit zumindest einer der Absaugöffnungen 48. Dies erfolgt, indem die Absaugleitung 80 bevorzugt an den Absaugstutzen 12 des Doppel-T-Stücks 10 (vgl. Fig. 1) angekoppelt ist. So ist es möglich, Abwasser aus dem Innenraum 40 abzusaugen. Während des Reinigungsvorgangs entstehende und im Abwasser vorhandene Verunreinigungen werden ebenfalls abgesaugt und dem Filter 76 zugeführt. Gefiltertes Abwasser gelangt anschließend über die Rücklaufleitung 82 zurück in das Gewässer 88, beispielsweise in ein Hafenbecken. Dem Reinigungsprozess entstammendes Abwasser wird aus dem Arbeitsbereich 42 abgesaugt, dem Filter 76 zugeführt und gefiltertes Abwasser wird von dem Reinigungssystem 70 wieder abgegeben, nämlich über die Rücklaufleitung 82.
Über die Druckleitung 18 ist die Versorgungseinheit 74 ferner mit der Kavitations-Einheit 50 (vgl. Fig. 5) der Reinigungsvorrichtung 2 gekoppelt. Die Druckleitung 18 wird von dem Kompressor 78 mit unter Druck stehendem Wasser beaufschlagt. Hierzu wird dem Gewässer 88, beispielsweise dem Hafenbecken, über eine Ansaugleitung 84 Wasser entnommen. Das unter Druck stehende Wasser wird in der Kavitations-Einheit 50 beispielsweise auf eine scharfe Kante gelenkt, so dass der Kavitationsstrom 60 entsteht.
Zum Entfernern der Verunreinigungen von der Oberfläche 44 wird die Reinigungsvorrichtung 2 beispielsweise von einem Taucher entlang der Oberfläche 44 geführt.
Es wird bei einem Verfahren zum Reinigen der unter der Wasseroberfläche 88 liegenden Oberfläche 44 ein Kavitationsstrom 60 umfassend eine Vielzahl von darin vorhandenen Kavitationsbläschen in einem Arbeitsbereich 42 erzeugt. Die Oberfläche 44 wird mit diesem Kavitationsstrom 60 gereinigt und das in diesem Reinigungsprozess entstehende Abwasser wird abgefördert. Das abgeförderte Abwasser wird gefiltert und anschließend im gefilterten Zustand dem Gewässer 88 wieder zugeführt.
Das Reinigungssystem 70 arbeitet vorteilhaft in einem Kreislauf, wobei dem Gewässer 88 Wasser entnommen und gefiltertes Wasser wieder zugefügt wird. Da das Abwasser gereinigt ist, entsteht durch die Reinigung der Oberfläche 44 keine Belastung für das Gewässer 88.
Die Reinigungsvorrichtung 2 umfasst ferner bevorzugt nicht dargestellte Rollen oder Kugellager, welche an dem Gehäuse 4 befestigt sind und ein Festsaugen der Reinigungsvorrichtung 2 an der zu reinigenden Oberfläche 44 verhindern. Diese Rollen oder Kugellager sind beispielsweise an der Metallmanschette 22 befestigt. Sie befinden sich ferner bevorzugt in dem von dem Gehäuse 4 umgebenen Innenraum 40. Sie erlauben eine Bewegung der Reinigungsvorrichtung 2 entlang der zu reinigenden Oberfläche 44 in alle Richtungen. Derartige Rollen oder Kugellager stellen einen minimalen Arbeitsspalt 58 sicher, so dass die Reinigungsvorrichtung 2 sich nicht auf der zu reinigenden Oberfläche 44 festsaugt. Gleichzeitig können andererseits die Dichtlippen 54, 56 der Dichtmanschette 32 ihre Wirkung voll entfalten und den Innenraum 40 des Gehäuses 4 gegenüber dem Außenraum zuverlässig abdichten.
Ferner ist die Reinigungsvorrichtung bevorzugt mit einem ebenfalls in den Figuren nicht dargestellten Jetantrieb (Wasserjet) versehen. Zum Betrieb des Jetantriebs wird ein Teil des über die Druckleitung 18 der Reinigungsvorrichtung 2 zugeführten, unter Druck stehenden Wasserstroms abgezweigt und dem Jetantrieb zum Betrieb zugeführt. Dieser Jetantrieb ist beispielsweise auf der Oberseite des Gehäuses 4 bzw. des Doms 36 angeordnet bzw. befestigt. Der Jetantrieb ist ferner bevorzugt schwenkbar ausgeführt, so dass ein die Reinigungsvorrichtung 2 bedienender Taucher deren Bewegung auf der zu reinigenden Oberfläche 44 durch Verschwenken des Jetantriebs leicht steuern kann.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit "insbesondere" oder "vorzugsweise" gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.

2: Reinigungsvorrichtung
4: Gehäuse
6: Absaugtaschen
8: Absaugschläuche
10: Doppel-T-Stück
12: Absaugstutzen
14: Handgriff
16: Anschlussstück
18: Druckleitung
20: Metallmanschette
22: unterer Ring
24: Steg
26: oberer Ring
28: unterer Rand
30: Arbeitsöffnung
32: Dichtmanschette
34: Anschlussstutzen
36: Dom
38: Schrauben
40: Innenraum
42: Arbeitsbereich
44: Oberfläche
46: Spundwand
48: Absaugöffnungen
50: Kavitations-Einheit
52, 52': Kavitationsdüsen
54: innere Dichtlippe
56: äußere Dichtlippe
58: Arbeitsspalt
60: Kavitationsstrom
70: Reinigungssystem
72: maritimer Bewuchs
74: Versorgungseinheit
76: Filter
78: Kompressor
80: Absaugleitung
82: Rücklaufleitung
84: Ansaugleitung
86: Wasseroberfläche
88: Gewässer

R: Rotationsachse

Claims

Reinigungsvorrichtung (2) zum Reinigen einer unter Wasser gelegenen Oberfläche (44), umfassend zumindest eine Kavitations-Einheit (50), die zum Erzeugen eines Kavitationsstroms (60) und zum Bereitstellen dieses Kavitationsstroms (60) in einem Arbeitsbereich (42) eingerichtet ist, wobei der Kavitationsstrom (60) eine Vielzahl von Kavitationsbläschen umfasst und im aktiven Reinigungsbetrieb der Reinigungsvorrichtung (2) der Arbeitsbereich (42) an die zu reinigende Oberfläche (44) angrenzt oder diese umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (2) ein einseitig offenes Gehäuse (4) umfasst, welches zumindest eine Absaugöffnung (48) aufweist und den Arbeitsbereich (42) zumindest teilweise umgibt.
Reinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) an seiner abgeschlossenen ersten Seite kuppelförmig gewölbt und an seiner gegenüberliegenden offenen zweiten Seite eine Arbeitsöffnung (30) aufweist.
Reinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) eine kragenförmige Dichtmanschette (32) umfasst, die mit einem Rand (28) des Gehäuses (4) verbunden ist, der die Arbeitsöffnung (30) umgibt.
Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitations-Einheit (50) eine Düsen-Einheit ist, die dazu eingerichtet ist, hydrodynamisch einen Kavitationsstrom (60) zu erzeugen, der eine Vielzahl von Kavitationsbläschen umfasst, wobei das Gehäuse (4) einen Innenraum (40) teilweise umgibt, in dem die Düsen-Einheit aufgenommen ist.
Reinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen-Einheit zumindest eine um eine Rotationsachse (R) rotierbare oder rotierende Kavitationsdüse (52, 52') umfasst und der Innenraum (40) des Gehäuses (4) zumindest näherungsweise rotationssymmetrisch zu der Rotationsachse (R) ist.
Reinigungssystem (70) zum Reinigen von unter Wasser gelegenen Oberflächen (44), gekennzeichnet durch zumindest eine Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und eine Versorgungseinheit (74), die einen Filter (76) umfasst, wobei die Versorgungseinheit (74) über eine Absaugleitung (80) mit der zumindest einen Absaugöffnung (48) der Reinigungsvorrichtung (2) gekoppelt und dazu eingerichtet ist, über die Absaugleitung (80) einem Reinigungsprozess entstammendes Abwasser aus dem Arbeitsbereich (42) abzusaugen, dem Filter (76) zuzuführen und gefiltertes Wasser abzugeben.
Reinigungssystem (70) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinheit (74) ferner über eine Druckleitung (18) mit der Kavitations-Einheit (50) der Reinigungsvorrichtung (2) gekoppelt und dazu eingerichtet ist, die Kavitations-Einheit (50) zum Erzeugen des Kavitationsstroms (60) mit unter Druck stehendem Wasser zu versorgen.
Verfahren zum Reinigen einer unter der Wasseroberfläche (86) in einem Gewässer (88) gelegenen Oberfläche (44), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Erzeugen eines Kavitationsstroms (60) umfassend eine Vielzahl von darin vorhandenen Kavitationsbläschen in einem Arbeitsbereich (42),

- Reinigen der Oberfläche (44) mit dem Kavitationsstrom (60),

- Abfördern von in diesem Reinigungsprozess entstehendem Abwasser,

- Filtern des abgeförderten Abwassers und

- Rückführen von gefiltertem Abwasser in das Gewässer (88).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kavitationsstrom (60) hydrodynamisch erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kavitationsstrom (60) mit einer Düsen-Einheit erzeugt wird, die in einem von einem einseitig offenen Gehäuse (4) teilweise umgebenen Innenraum (40) angeordnet ist, wobei das in dem Reinigungsprozess entstehende Abwasser durch zumindest eine in dem Gehäuse (4) vorhandene Absaugöffnung (48) abgesaugt wird.
Verwendung einer Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Reinigen, insbesondere zum Entfernen von maritimem Bewuchs (72), von einer unter Wasser in einem Gewässer (88) gelegenen Oberfläche (44).