NL2008011C2 - Watertank. - Google Patents

Description

Q.2LS26

WATERTANK

5 De uitvinding heeft betrekking op een watertank voor het daarin opnemen van water, waarbij de watertank omvat een aanvoer ingericht voor het aanvoeren van water naar de watertank, alsmede een afvoer ingericht voor het afvoeren van water uit de watertank.

10

Een dergelijke watertank is algemeen bekend. In het in de watertank aanwezige water kunnen organismen leven die bij verwijdering daarvan weer elders terecht kunnen komen. Aldus is het mogelijk dat organismen zich verspreiden, met alle 15 nadelige gevolgen voor mens en natuur.

Het is het doel van de uitvinding dit bezwaar van de stand van de techniek te ondervangen in de zin dat een watertank wordt voorgesteld, waarbij de verspreiding van schadelijke 20 organismen via water wordt voorkomen.

Hiertoe heeft een watertank van de in de aanhef vermelde soort volgens de uitvinding als bijzonderheid dat de watertank een waterbehandelingsinstallatie bevat voorzien 25 van een ultrasoon transducer voor het blootstellen van het water aan ultrasoon geluid, alsmede van een inrichting ingericht voor het toevoeren van ten minste een biocide aan het water. Onder invloed van het ultrasone geluid zal een met vocht gevuld blaasje in cellen van bijvoorbeeld algen in 30 het ballastwater, in de praktijk ook "vacuolen" genoemd, resoneren en uiteindelijk knappen. Het ultrasone geluid zorgt tevens voor drukgolven (tot wel 2000 atmosfeer) die membranen van cellen van bijvoorbeeld algen beschadigen 2 teneinde deze cellen te doden. Dit verschijnsel wordt ook wel cavitatie genoemd. Hierdoor sterven de cellen en daarmee eveneens de algen in het water. Voorwaarde is dat de algen worden blootgesteld aan ultrageluid met een frequentie die 5 die vacuolen doet resoneren. Opgemerkt wordt dat deze frequentie tussen verschillende algensoorten kan verschillen. Voorts wordt opgemerkt dat de uitvinding zich niet beperkt tot het doden van algen, doch zich eveneens uitstrekt tot het doden van andere micro-organismen in het 10 water, in het bijzonder -doch niet beperkt tot- schimmels en bacteriën, alsmede tot het doden van virussen in het water. Deze micro-organismen vormen op wanden en andere oppervlakken die met water in contact staan zogenaamde "biolagen". Een dergelijke biolaag is een slijmlaag oftewel 15 biofilm die een kraamkamer voor de micro-organismen is. Uit experimenten is gebleken dat het mengen van ten minste een biocide met het water uiterst doeltreffend is (in combinatie met ultrageluid) in het doden van deze micro-organismen, eencelligen en virussen in het water.

20

In een voorkeursuitvoeringsvorm van een watertank overeenkomstig de uitvinding is de biocide gekozen uit de groep bestaande uit ascorbinezuur, citroenzuur en azijnzuur.

25 In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van een watertank volgens de uitvinding is de biocide bij voorkeur gekozen uit de groep bestaande uit koper (ionisch of zouten), zilver (ionisch of zouten), bromine, chloramines, chlorine, chlorine dioxide, iodine, natrium chlorite, kalium 30 permanganaat, perazijn, formaldehyde, glutaraldehyde, dibromonitrilopropionamide (DBNPA), vette amines, polyhexamethylene biguanide (PHMB), isothiazolone, 2-thiocyanomethylthio benzothiazole (TCMTB), benzalkonium 3 chloride, cationic surfactants (voorbeeld: C16-alkyltrimethylainmoniuiti chloride) , chlorothalonil, dichlofluanid, N-(3-chloroallyl)hexaminiumchloride, ethylene oxide, hexahydro-1,3,5-tris(hydroxyethyl)-s-triazine, 2-5 methylthio-4-tertbutylamino-6-cyclo-propylamino-striazine, phenol, vitamin K, triclosan, zink pyrithione, zineb (thiocarbamate). In het bijzonder is sprake van oxiderende biociden. Experimenten hebben uitgewezen dat een combinatie van ultrageluid en biocide zeer goede resultaten bieden in 10 het steriliseren (i.e. het beschadigen van membranen van micro-organismen) van het water, zonder dat het materiaal van de watertank wordt aangetast. Eventueel wordt een binnenwand van de watertank gecoat of voorzien van een polyesterlaag om een dergelijke aantasting uit te sluiten.

15

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van een watertank overeenkomstig de uitvinding is de inrichting ingericht voor het toevoeren van ten minste een biocide aan het water voordat het water aan de watertank is toegevoerd. In een 20 andere voorkeursvariant is de inrichting ingericht voor het toevoeren van ten minste een biocide aan het water nadat het water uit de watertank is afgevoerd. In weer een andere voorkeursvariant vindt toevoeging van de biocide, al dan niet eveneens plaats terwijl het water zich in de watertank 25 bevindt.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van een watertank volgens de uitvinding bevat de ultrasone transducer een althans in hoofdzaak schijfvormig piëzo-elektrisch kristal 30 en ten minste twee aan weerszijden, in axiale richting van het piëzo-elektrische kristal aangebrachte resonantiemassa's bevat. In het bijzonder is de ultrasone transducer voorts voorzien van afdichtmiddelen aangebracht tussen de 4 resonantiemassa's, waarbij de resonantiemassa's en de afdichtmiddelen een waterdichte behuizing vormen. Doordat de resonantiemassa's zelf de behuizing vormen, vindt er een zeer efficiënte overdracht van ultrasone energie naar het 5 water plaats. Doordat de behuizing derhalve zelf resoneert, ligt het rendement van de transducer vele malen hoger. Aldus kan met een kleinere energiebron worden volstaan ter bestrijding van micro-organismen in het water.

10 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een sterilisatiewerkwijze voor het steriliseren van water opgenomen in een watertank, waarbij het water wordt blootgesteld aan ultrasoon geluid, en waarbij aan het water ten minste een biocide wordt toegevoerd.

15

De uitvinding refereert tevens aan een koelwatersysteem voorzien van een watertank volgens de uitvinding voor het daarin opnemen van koelwater.

20 De uitvinding is eveneens gerelateerd aan een vaartuig met een dubbelwandige romp, waarbij een buitenwand en een binnenwand van de romp een watertank volgens de uitvinding definiëren voor het daarin opnemen van ballastwater. Vaartuigen met dubbele rompen zijn als zodanig bijvoorbeeld 25 beschreven in de Amerikaanse octrooischriften nos. 5,085,161 (Cuneo), 5,086,723 (Goldbach) en in de Europese octrooipublicatie no. 0 786 401 (Goldbach). De inhoud daarvan wordt geacht hier te zijn ingelast. Ballastwater dient om de diepgang, de stabiliteit en de sterkte van een 30 schip te waarborgen, in het bijzonder indien het schip ongeladen is. Het ballastwater wordt door schepen in havens, rivieren en op open zee in compartimenten (ook wel ballasttanks genoemd) geladen en elders weer daaruit gelost.

5

Overal ter wereld bevat het water veelal een andere samenstelling voor wat betreft zand, slib en organismen. Na het lossen van het ballastwater kan water en sediment in de ballasttanks achterblijven. In in de ballasttanks 5 achtergebleven water en in dit sediment kunnen organismen leven. Bij lozing van het ballastwater in het oppervlaktewater in een haven, komen micro-organismen uit andere havens in het oppervlaktewater. Aldus is het mogelijk dat organismen zich over de gehele wereld verspreiden, met 10 alle nadelige gevolgen voor mens en natuur.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van in een tekening weergegeven figuren, waarbij: 15 - Figuur 1 een voorkeursuitvoeringsvorm van een ultrasoon transducer half opengewerkt schematisch toont;

Figuur 2 schematisch een explosieaanzicht van de 20 ultrasoon transducer uit figuur 2 weergeeft;

Figuur 3 schematisch de ultrasoon transducer van figuren 1 en 2 in een ballasttank voor een schip weergeeft; en 25

Figuur 4 schematisch de ultrasoon transducer van figuren 1 en 2 in een koeltorensysteem toont.

In de figuren 1 en 2 is een waterdichte ultrasoon transducer 30 1 weergegeven. Zoals weergegeven heeft de transducer 1 een althans in hoofdzaak cilindrische opbouw, waarbij twee resonantiemassa's 3a en 3b aan weerszijden in axiale richting van een piëzo-elektrisch kristal 2 zijn 6 aangebracht. In verbonden toestand, zoals weergegeven in figuur 1, raken de resonantiemassa's 3a (gestippeld weergegeven) en 3b het piëzo-elektrische kristal 2, zodat wanneer het kristal 2 onder toediening van stroom zal gaan 5 vervormen, de massa's 3a en 3b ook mee zullen vervormen en bij voorkeur zullen gaan resoneren. Hierdoor zal aan de zijden 17a en 17b van resonantiemassa's 3a en 3b een ultrasone geluidsgolf uitgezonden worden in axiale richting.

10 Opgemerkt moet worden dat het kristal 2 vervormt in de frequentie van het aangeboden elektriciteitssignaal dat bij voorkeur blokvormig of sinusvormig is, dat wil zeggen een afwisselend onderbroken stroom, dat aan het kristal 2 aangeboden wordt.

15

Lengtes 10a en 10b van de resonantiemassa's 3a en 3b in axiale richting komen in deze uitvoeringsvorm beide overeen met de uit te stoten golflengte van de ultrasone geluidsgolf en daarmee met de vervormingsfrequentie van het kristal 2.

20 Het vervormen van de massa's 3a en 3b in de eigen frequentie heeft tot gevolg dat de massa's 3a en 3b gaan resoneren onder toediening van relatief weinig energie aan het kristal 2 vergeleken met wanneer de lengtes 10a en/of 10b niet overeenkomen met de betreffende golflengte. Aangezien beide 25 lengtes 10a en 10b gelijk zijn en overeenkomen met de uit te stoten golflengte, zal de transducer aan beide uiteinden 17a en 17b een ultrasone geluidsgolf uitzenden.

Zoals weergegeven, zijn de resonantiemassa's 3a en 3b in 30 radiale richting groter dan het kristal 2, waardoor de afstand tussen de massa's 3a en 3b afgesloten kan worden. In deze uitvoeringsvorm is er voorzien in een buissegment 4 die tussen beide massa's 3a en 3b aangebracht kan worden.

7

Hiertoe is in de buitenste rand van de massa's 3a en 3b in radiale richting gezien een groef 6 aangebracht. Echter, ook denkbaar is het dat de groef meer naar het centrum van de massa's 3a en 3b aangebracht wordt, waardoor er een groef 5 ontstaat met een U-vormige dwarsdoorsnede. Ook is er voorzien in twee rubberen afdichtingsringen 5a en 5b die ieder in de groeven 6 van respectievelijk de massa's 3a en 3b aangebracht worden, waardoor er na aanbrengen van het buissegment 4 in de groeven 6 een waterdichte afsluiting 10 tussen de massa's 3a en 3b ontstaat. Opgemerkt moet worden dat het buissegment 4 licht klemmend tussen de massa's 3a en 3b vastgehouden wordt, waardoor de ringen 5a en 5b in de groeven 6 enigszins vervormen en zo de afdichting verbeteren. Om de waterdichtheid te verbeteren, kunnen 15 overgebleven holle ruimten worden opgevuld met een flexibele stof.

Voorts is het buissegment 4 voorzien van een gat 7 waarin een waterdicht aansluitstuk 8 is aangebracht voor het 20 verbinden van een stroomdraad 9 aan de transducer 1. De stroomdraad 9 wordt verbonden aan het kristal 2 via een aansluiting 16 voor het toedienen van het blokvormige of sinusvormige elektriciteitssignaal om het kristal 2 te laten vervormen en aan een aansluiting 15 om de resonantiemassa's 25 3a en 3b te aarden, aangezien voor dit vervormen van het kristal 2 de andere zijden van het kristal 2, ter plaatse van de massa's 3a en 3b, geaard dienen te zijn.

Ter verbinding van de resonantiemassa's 3a en 3b onderling 30 zijn de beide massa's 3a en 3b voorzien van uitsparingen 13a en 13b waarin inwendig schroefdraad is aangebracht. In deze uitsparingen 13a en 13b grijpt een van uitwendig schroefdraad voorziene staaf 11 aan, waardoor beide massa's 8 3a en 3b op elkaar geschroefd kunnen worden en waardoor het buissegment 4 enigszins klemmend tussen beide massa's vastgehouden kan worden. Het kristal 2 is hiertoe dan ook ringvormig uitgevoerd waarbij de staaf 11 door een opening 5 14 steekt.

Aangezien beide oppervlakken in axiale richting van het kristal 2 geaard dienen te zijn, is de staaf 11 geleidend uitgevoerd en aangezien de massa's 3a en 3b zelf ook 10 geleidend zijn, is via de aansluiting 15, massa 3a en de staaf 11 de resonantiemassa 3b ook geaard. Ter isolering ter plaatse van het kristal 2 wordt er om de staaf 11 een kunststof buissegment 12 aangebracht.

15 In figuur 3 zijn schematisch vier stappen weergegeven, waarin het gebruik van ballastwater in een ballasttank 18 van een schematisch in dwarsdoorsnede getekend schip 19 uiteen is gezet. In situatie (a) wordt ballastwater in de ballasttank 18 gepompt, waarbij lading uit het schip 19 in 20 een haven wordt geladen. Vervolgens vaart het schip 19 weg en is de ballasttank 18 geheel gevuld met ballastwater gedurende de reis (situatie b). Op de plaats van bestemming (situatie c) wordt het ballastwater uit de ballasttank 8 gepompt en wordt het schip 19 met lading beladen in een 25 haven. Tenslotte vaart het schip 19 weg en is de ballasttank 18 gedurende de reis leeg. De transducer 1 zoals weergegeven in figuren 1 en 2 zendt aan beide uiteinden 17a en 17b ultrasone geluidsgolven 20 uit en aangezien de axiale as van de transducer 1 althans in hoofdzaak parallel is met de 30 waterspiegel in de ballasttank 18, worden de golven 20 in horizontale richting uitgezonden, waardoor een groot oppervlak bestreken kan worden. In een andere 9 voorkeursvariant ligt de transducer 1 op de bodem van de ballasttank 18.

In figuur 4 is schematisch een koelwatersysteem met een 5 koeltoren 21 getekend, waarbij gebruik gemaakt wordt van een pomp 22 en proceskoelers 23. De afkortingen C, E, W, M en D staan achtereenvolgens voor "circulerend koelwater", "verdampt water", "drift verliezen", "opmaakwater" en "neergeblazen water". In het bassin van de koeltoren 21 is 10 de in figuren 1 en 2 weergegeven transducer 1 aangebracht, bij voorkeur op de bodem daarvan. De transducer 1 zendt aan diens beide uiteinden 17a,17b in horizontale richtingen ultrasone geluidsgolven 20 uit teneinde micro-organismen, eencelligen en virussen in het water van de koeltoren 21 te 15 doden.

Zowel bij de ballasttanks 18 als bij het bassin van de koeltoren 21 wordt ultrageluid gecombineerd met het toevoegen van een biocide aan het water daarvan. Toevoeging 20 van de biocide kan in beginsel op elke locatie in het ballastwaterproces en in het koelproces plaatsvinden.

Biociden zijn ideaal om te combineren met ultrageluid. Ultrasoon geluid brengt ten eerste het ballastwater tot meer 25 homogene suspensies, hierdoor worden micro-organismen, slib en chemische stoffen beter verspreid en wordt het reactieoppervlak groter. Ten tweede wordt het membraan van de micro-organismen beschadigd. Dit membraan is de belangrijkste barrière tegen deze middelen, als deze 30 verstoord of permeabeler is, kunnen deze stoffen veel makkelijker de cel binnendringen.

10

De uitvinding beperkt zich niet tot de getoonde uitvoeringsvorm(en), doch strekt zich tevens uit tot andere voorkeursvarianten vallend binnen het bereik van de aangehechte conclusies.

5

Verklaring verwijzingscijfers 24 = Air 25 = Ambient Air 10 26 = Basin

Claims (10)

1. Watertank voor het daarin opnemen van water, waarbij de watertank omvat een aanvoer ingericht voor het 5 aanvoeren van water naar de watertank, alsmede een afvoer ingericht voor het afvoeren van water uit de watertank, met het kenmerk dat de watertank een waterbehandelingsinstallatie bevat voorzien van een ultrasoon transducer voor het blootstellen van het 10 water aan ultrasoon geluid, alsmede van een inrichting ingericht voor het toevoeren van ten minste een biocide aan het water.

2. Watertank volgens conclusie 1, waarbij de biocide is 15 gekozen uit de groep bestaande uit ascorbinezuur, citroenzuur en azijnzuur.

3. Watertank volgens conclusie 1 of 2, waarbij de biocide is gekozen uit de groep bestaande uit koper (ionisch of 20 zouten), zilver (ionisch of zouten), bromine, chloramines, chlorine, chlorine dioxide, iodine, natrium chlorite, kalium permanganaat, perazijn, formaldehyde, glutaraldehyde, dibromonitrilopropionamide (DBNPA), vette amines, 25 polyhexamethylene biguanide (PHMB), isothiazolone, 2- thiocyanomethylthio benzothiazole (TCMTB), benzalkonium chloride, cationic surfactants, chlorothalonil, dichlofluanid, N-(3-chloroallyl)hexaminiumchloride, ethylene oxide, hexahydro-1,3,5-tris(hydroxyethyl)-s-30 triazine, 2-methylthio-4-tertbutylamino-6-cyclo- propylamino-striazine, phenol, vitamin K, triclosan, zink pyrithione, zineb (thiocarbamate).

4. Watertank volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de inrichting is ingericht voor het toevoeren van ten minste een biocide aan het water voordat het water aan de watertank is toegevoerd. 5

5. Watertank volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de inrichting is ingericht voor het toevoeren van ten minste een biocide aan het water nadat het water uit de watertank is afgevoerd. 10

6. Watertank volgens een der voorgaande conclusies 1 tot en met 5, waarbij de ultrasone transducer een althans in hoofdzaak schijfvormig piëzo-elektrisch kristal en ten minste twee aan weerszijden, in axiale richting van 15 het piëzo-elektrische kristal aangebrachte resonantiemassa's bevat.

7. Watertank volgens conclusie 6, waarbij de ultrasone transducer voorts is voorzien van afdichtmiddelen 20 aangebracht tussen de resonantiemassa's, waarbij de resonantiemassa's en de afdichtmiddelen een waterdichte behuizing vormen.

8. Sterilisatiewerkwijze voor het steriliseren van water 25 opgenomen in een watertank, waarbij het water wordt blootgesteld aan ultrasoon geluid, en waarbij aan het water ten minste een biocide wordt toegevoerd.

9. Koelwatersysteem voorzien van een watertank volgens een 30 der voorgaande conclusies 1 tot en met 7 voor het daarin opnemen van koelwater.

10. Vaartuig met een dubbelwandige romp, waarbij een buitenwand en een binnenwand van de romp een watertank volgens een der voorgaande conclusies 1 tot en met 7 definiëren voor het daarin opnemen van ballastwater.