NL8105832A - Pneumatisch-hydraulische pompbaggerinrichting. - Google Patents

Description

* ΐ N/30.569-tM/f.

' Pneumatisch-hydraulische pompbaggerinrichting.

Baggerinricixtingen zijn reeds vele jaren gebruikt om ondergedompeld materiaal te verwijderen van de bodem van meren, havens en andere watergebieden. Redenen voor het baggeren omvatten het uitdiepen van waterwegen om 5 de scheepvaart te vergemakkelijken, het verwijderen van bodemverontreinigingen, het winnen van bodemmaterialen, die commerciële waarde hebben en andere.

Vele gewone baggerinrichtingen zijn zwaar, zeer duur en beperkt bruikbaar. Bijvoorbeeld werken vele 10 hydraulische en pneumatische baggerinrichtingen alleen doelmatig in diep water, of alleen bij het uitgraven en verwijderen van een bepaald type bodemmateriaal. Grijperbagger-inrichtingen, kraanemmers en andere mechanische baggerin-richtingen werken alleen doelmatig bij het uitgraven van 15 andere typen bodemmateriaal en kunnen duur in het gebruik zijn. De meeste baggerinrichtingen vereisen uitgebreide hulpsystemen voor het ondersteunen van het baggeren en/of het afyoeren van het gebaggerde materiaal.

In de laatste jaren is een onderdompelbare 20 pneumatisch-hydraulische baggerpomp aangeboden om sommige van deze problemen te overwinnen, maar deze heeft slechts een beperkt succes gehad. Gebruikers hebben ontdekt, dat deze pomp alleen in betrekkelijk diep water werkt, en met los materiaal, dat niet op agressieve wijze behoeft te 25 worden gesneden of gescheiden van omringend bodemmateriaal.

In sommige situaties heeft de werking van de pomp de neiging om een beweging van de pomp te veroorzaken, deze pompbeweging kan duur en moeilijk te regelen zijn. Als de werking van de pomp niet zorgvuldig wordt bewaakt, kan de 30 baggerbewerking zo ondoelmatig zijn, dat deze ernstige financiële moeilijkheden veroorzaakt voorde pompgebruiker.

Het algemene doel van deze uitvinding is derhalve het verschaffen van een pneumatisch-hydraulische pompbaggerinrichting, die op doelmatige wijze kan werken in 35 diep of ondiep water en die op doelmatige nauwkeurige wijze allerlei materialen kan uitgraven.

Een ander doel is het verschaffen van een pneumatisch-hydraulische pompbaggerinrichting met bijbehorend 8105832 4 1 -2- ι ·» systeem/ waarmede de pomp op nauwkeurige wijze kan worden geplaatst op een gegeven baggerpunt en waarmede de pomp met betrekkelijk grote nauwkeurigheid kan worden bewogen over het te baggeren gebied. Een bijbehorend doel is het verschaffen 5 van een dergelijke baggerinrichting, die geen overmatige vertroebeling en verontreiniging in water naast de bagger-plaats veroorzaakt.

Nog een ander doel is het verschaffen van een verbeterde pneumatisch-hydraulische pomp, die kan wor-10 den geconstrueerd eri in bedrijf gehouden met betrekkelijk lage kosten, maar die betrouwbaar in het gebruik en robuust van constructie is.

Andere doelen en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden bij het lezen van de volgende 15 gedetailleerde beschrijving en bij verwijzing naar de tekeningen. In de tekeningen verwijzen gelijke verwijzingscij-fers naar gelijke onderdelen.

Fig. 1 is een perspectivisch aanzicht en toont de nieuwe baggerinrichting en baggerpomp in een ty-20 pische werkomgeving.

Pig. 2 is een perspectivisch aanzicht en toont verder in detail de baggerpomp en bijbehorende inrichting.

Fig. 3 is een zijaanzicht in gedeeltelijke 25 doorsnede en tsaont het inwendige van de baggerpomp en bijbehorende inrichting.

Pig. 4 is een bovenaanzicht in gedeeltelijke doorsnede en toont de baggerpomp en bijbehorende pijpleidingen.

30 Pig. 5 is een doorsnede en toont het bag- gerpompvat verder in detail.

Fig. 6 is een gedeeltelijk zijaanzicht en toont enigszins schematisch verbindingen tussen de bij de baggerpomp behorende samengeperste lucht-, vacuüm- en 35 afzuigsystemen aan de straalpomp.

Fig. 7 is een gedeeltelijk hovenaanzicht en toont verder in detail delen van de constructie, die worden gebruikt om de pompbeweging te beperken en te geleiden.

40. Fig. 8 is een grafiek, die drukken toont, 8105832 X * -3- die optreden in verschillende pompkamers op verschillende tijdstippen en die de versprongen cyclische aard van de pompwerking toont.

Hoewel de uitvinding wordt beschreven in 5 verband met een bij voorkeur toegepaste uitvoering, zal het duidelijk zijn, dat het niet de bedoeling is de uitvinding tot deze uitvoering te beperken. Daarentegen is het de bedoeling alle alternatieven, modificaties en equivalenten binnen het kader van de uitvinding te omvatten.

10 In het bijzonder verwijzend naar fig. 1 is een uitvoering van de onderhavige uitvinding afgeheeld zoals die zou kunnen verschijnen bij toepassing met een kraan 10 bij een pier of kade 11 voor baggerbewerkingen bij de kade.

In het algemeen omvat de kraan 10 een aandrijf- en stuur-15 cabine 13, waaraan een arm 14 op de gebruikelijke wijze is gemonteerd. Aan de arm 14 is een stang 16 opgehangen en aan de stang 16 is een baggerpomp 20 opgehangen. Door,geschikte manipulatie van regelorganen voor de arm 14 en andere kraan- delen kan de bedieningsman van de baggerinrichting de bag-20 20 gerpomp precies plaatsen op een gegeven punt voor het baggeren. Onder de pomp 20 is een materiaalsnijder 30 aangebracht.

Om allerlei soorten te baggeren materialen te snijden, los te maken en op andere wijze gereed te maken voor verdere behandeling volgens een kenmerk van de uitvinding is deze 25 snijder 30 van het kroontype of kan deze een aantal bladvormige schoepen omvatten. Om de snijder 30 te roteren is hier een hydraulische of andere geschikte motor 31 gemonteerd tussen de snijkop 30 en het baggerpompvat 20. Geschikte hydraulische of andere krachtleidingen 32 bekrachtigen 30 de motor 31. Gesneden materiaal wordt gezogen (of in sommige gevallen geperst door de werking van de snijder 301 door de pijpen 36, 37 en 38 met grote diameter naar de pomp 20.

Deze zuig-, persbewerking verschaft een verrassend grote synergistische interactie tussen de efficiency aan de pomp 35 20 en zuiger 30.

De baggerpomp 20 zelf is meer in detail af-gebeeld in fig. 2-5 en elders. De pomp 20 omvat hier een enkel vat 22, dat inwendig is verdeeld in drie drukdichte kamers 23, 24 en 25 door inwendige kamerwandplaten 26 ,die 40 op hun plaats zijn bevestigd door lassen of andere geschikte 8105832 * * -4- middelen. De inwendige uitvoering van elke kamer 23, 24 en 25 is gelijk aan de inwendige uitvoering van de andere kamers en de pompwerkingen binnen de kamers zijn gelijk, hoewel versprongen in de tijd, zoals hierna wordt beschreven.

5 Derhalve behoeft de inwendige werking van slechts een enkele kamer 23 hier beschreven te worden.

De stroom van gesneden materiaal naar de kamer 23 wordt bevorderd door een vacuüm in de kamer te ontwikkelen. Om dit te bereiken wordt lucht uit de kamer 10 gezogen door een vacuümklep zoals hierna vollediger wordt beschreven. Materiaal, dat in de kamer 23 treedt door de pijp 36 wordt verhinderd achterwaarts uit de kamer 23 te ontsnappen door de zuigpijp 36. Voor dit doel wordt een zuigpoortterugslagklep 40 aangebracht om selectief aan 15 te grijpen op een zuigpoortvormende verlengstukpijp 42.

Het inkomende materiaal wordt zoals is afgebeeld, toegelaten in de kamer 23 op een betrekkelijk hoog punt.

Baggermateriaal wordt in de kamer 23 gevoerd door het pijpverlengstuk 41 totdat de kamer is gevuld tot 20 een hoog niveau H en het baggermateriaal een hoog-niveau— sensorschakelaar 27 bereikt. Wanneer de sensorschakelaar 27 wordt bediend, wordt de vacuümklep gesloten en opent een samengeperste luchtklep om de kamer 23 onder een positieve druk te zetten. Als de samengeperste lucht in de kamer bin-25 nentreedt, wordt het te voren in de kamer 23 gezogen baggermateriaal of suspensie uit de kamer geperst door een af-'-voerpijp 45 met een druppelvormige inlaat 46. Het materiaal dat in deze afvoerpijp 45 omhoog beweegt licht een kogel 47 af van een kogelklepzitting 48, beweegt langs de kogel 47 30 omhoog in een Y-vormige afvoerleiding 49 naar een afvoer-verzamelpijp of -slang 50. Deze slang kan van het vat 22 zijn afgevoerd naar een geschikt afvoerpunt. Het afvoer-punt kane3ïichter zijn, een verzamelvijver of een andere opneeminrichting. Opgemerkt wordt, dat de materiaalafvoer-35 poort 46 ligt bij de bodem 52 van de kamer 23 en zo een betrekkelijk volledige afvoer van vloeistof en vast materiaal uit de kamer 23 bevordert. De afvoerwerking van baggermateriaal gaat voort totdat het materiaalniveau in de kamer daalt tot een voorafbepaald laag niveau L, dat wordt waar’-40 genomen door een laagniveausensor 53. Nadat het materiaal is 8105832 * * -5- afgevoerd, wordt de samengeperste—luchttoevoer stop gezet en weer het vacuüm gevormd in de kamer 23. Deze werking veroorzaakt ook, dat de kogel 47 weer in aanraking met zijn zitting 48 komt, zodat de terugkeer van gebaggerd materiaal 5 naar de kamer 23 door de afvoerpijp 45 en de poort 46 wordt verhinderd.

Volgens een kenmerk van de uitvinding maakt het systeem met toevoer van samengeperste lucht en afzuigvacuüm het mogelijk om de baggerinrichting te 10 laten werken in zeer ondiep water. Bijvoorbeeld kan met succes worden gewerkt in water van zeer weinig meters of zelfs centimeters, zodat het pompvat zelf niet geheel behoeft te worden ondergedompeld. Het systeem met samengeperste lucht en vacuüm is betrouwbaar en robuust en toch 15 goedkoop te construeren.

Om samengeperste lucht toe te voeren in de kamers 23, 24 en 25 volgens dit kenmerk van de uitvinding wordt lucht samengeperst door een compressor van bekend ontwerp (niet afgebeeld) en afgeleverd aan de pomp 20 door 20 een enkele samengeperste—luchtleiding 60. Deze lucht wordt gericht door een drukleiding 61 naar een samengeperst—lucht-verdeelstuk 62, zoals is afgebeeldin fig. 2, 3 en 4. Uit dit eindloos verdeelstuk 62 wordt lucht gericht naar samengeperste-iuchtinlaatkleppen 65 voor toelating tot de 25 kamers 23, 24 en 25. Door dit systeem is slechts een enkele samengeperste—iuchtleiding 60 nodig en kan een aanzienlijke besparing worden verkregen in de leidingen en slangen.

Verder wordt volgens de uitvinding een vacuüm van minder dan één atmosfee^druk gevormd, opgewekt 30 en gehandhaafd door het samengeperste—luchtsysteem. Om dit te bereiken worden lucht en andere gassen uit de kamers 23, 24 en 25 aangezogen door vacuümkleppen 70 en verbindingspij-pen 71 naar een eindloos vacuümverdeelstuk 72. Een verzamel-vacuümleiding 73 leidt van het verdeelstuk 72 naar een 35 luchtstraalpomp 74. Een vacuümopwekkende stroom van lucht wordt gericht door een toevoereind 75 van deze straalpomp 74 en de vacuümopwekkende toevoerlucht en de gassen uit de va-cuümleiding 73 worden samen afgezogen door een straalpomp-afvoerleiding 76. De vacuümafvoerleiding 76 leidt naar het 40 inwendige van de holle stang 16 voor afvoer in opwaartse 8105832 * v -6- richting.

Om de pijpkosten te beperken wordt de luchttoevoer voor de straalpomp 74 gevormd door de samengeperste— luchtinlaatleiding 60 en een T-stuk 78, dat de inlaatlucht-5 leiding 60 verbindt met de straalpomp 74. De hoeveelheid vacuüm wordt geregeld door een klep 79, die is aangebracht tussen het T-stuk 78 en de luchtstraalpomp 74 zelf.

Om de pomp 20 en de snijder 30 nauwkeurig te plaatsen en een ongewenste pompbeweging te verhinderen, is 10 volgens een ander kenmerk van de uitvinding de baggerpomp opgehangen en geregeld, zoals is aangegeven in fig. 1 en 7. Zoals is afgebeeld, is de stang 16 opgehangen aan een kabel 80. Deze stang 16 heeft een niet-cirkelvormige vorm; hier is een holle rechthoekige constructie toegepast. De stang 16 15 strekt zich verticaal uit door een koppelvork 81, die in een in het algemeen horizontale stand is aangebracht aan een kraanhulpstuk 82, dat is bevestigd aan de kraanarm 14. Een aanslag 83 aan het afgelegen eind van de koppelvork 81 verhindert/ dat de stang 16 uit de koppelvork glijdt. Verder '20 vormt deze aanslag 83 een verbinding met de koppelvorkkabel 84. De koppelvorkkabel 84 kan worden gebruikt om de stand van de koppelvork 81 te regelen.

Zoals in het bijzonder in fig. 7 is aangegeven omvat de koppelvork 81 een paar delen 86 en 87, die zo zijn 25 aangebracht, dat ze de stang 16 naüwkeurig omvatten en een rotatie van de stang verhinderen. Daar de stang 16 stevig is bevestigd aan het pompvat 20 met profielijzers 88 (fig. 3) wordt dus een draaiing van de pomp 20 verhinderd. Verder wordt ook een beweging van de stang 16 en de pompkamer 20 30 positief verhinderd in elke richting behalve die welke zich evenwijdig aan het armbereik uitstrekt. De beweging in de richting van het armbereik kan natuurlijk gemakkelijk worden geregeld door een vasthoudkabel, die op geschikte wijze wordt bediend vanaf de regelcabine 13 van de baggerinrichting of 35 door het bereik van de arm .14 te verkleinen, zodat de afgelegen aanslag 83 van de koppelvork in aanraking komt met de stang 16 of door andere middelen. Een nauwkeurige pompplaat-sing kan dus worden verkregen en de beweging van de pomp tijdens het baggeren kan zorgvuldig worden geregeld. Volgens 40 een ander kenmerk van de uitvinding wordt de verontreiniging > 8105832 <· % -7- van omringend water sterk verminderd, daar de werking en plaats van de snijder en de materiaalzuiging zo nauwkeurig geregeld kan worden.

De werking van de pomp is afgebeeld in de 5 grafiek van fig. 8. Zoals daar is aangegeven is een ruwe aanwijzing van de in elke kamer 23, 24 en 25 optredende drukken aangegeven in horizontale richting langs de bovenzijde van de grafiek. De tijden zijn aangegeven in verticale richting. Dus bijvoorbeeld tijdens de tijd, die is aangege-10 ven door het lijnsegment 90 staat de kamer 23 onder druk en wordt baggermateriaal afgevoerd. Tijdens de tijd, die is aangegeven door het lijnsegment 91 is de samengeperste— · luchttoevoerklep gesloten en de vacuümklep geopend en wordt de druk in die kamer 23 verlaagd tot een enigszins negatieve 15 waarde. Tijdens deze tijd en de volgende tijd, die is aangegeven door het lijnsegment 92 wordt de kamer 23 gevuld met baggermateriaal. Tijdens de tijd, die is aangegeven door het lijnsegment 93 is de vacuümklep gesloten en de samengeperste—luchtklep geopend, zodat de druk toeneemt in de kamer 20 23. Tijdens deze tijd en de volgende tijd, die is aangegeven door het lijnsegment 94 wordt baggermateriaal afgevoerd uit de kamer 23. Zoals is afgebeeld treden soortgelijke werkcycli op in de overige kamers.

Ook wordt opgemerkt, dat de werkcyclus van 25 elke kamer 23, 24 en 25 in de tijd versprongen is ten opzichte van de andere kamers. Zoals de grafiek van fig. 8 toont, kan dus de eerste kamer 23 geheel onder druk worden gezet, waarbij dus het baggermateriaal wordt uitgedreven, terwijl de tweede kamer 24 geheel leeggepompt is en dus gevuld wordt 30 met baggermateriaal. Tegelijkertijd kan de druk in de derde kamer 25 worden verminderd tot een negatieve druk of vacuüm-toestand om het aanzuigen van baggermateriaal in die kamer te bevorderen. Op deze wijze kan een betrekkelijke continue stroming van baggermateriaal, dat wordt verkregen door de 35 snijder 30, worden opgenomen door de pomp 20 en kan een betrekkelijk continue gelijkmatige stroming van baggermateriaal worden afgeleverd uit de pomp. Bovendien kan een betrekkelijk continue stroming van samengeperste lucht naar de pomp worden verkregen en op doelmatige wijze worden gebruikt.

40 Elektrische schakelingen met toepassing van digitale logische 8105832 0 Ψ -8- elementen kunnen worden vervaardigd door de deskundige op dat gebied om de zuig- en vacuümkleppen te openen en te sluiten, zoals boven is beschreven. Een dergelijke klepwerking zal de beschreven gewenste pomp- en baggerwerking verschaffen.

5 Allerlei materialen kunnen op doelmatige wijze worden gebaggerd en verontreiniging in water naast de baggerplaats zal worden verminderd of vermeden.

8105832

Claims (7)

1. Pompinrichting voor het verplaatsen van grote volumes van suspensie-achtige materialen met grote hoeveelheden vaste stoffen, gekenmerkt door een in het algemeen cilindrisch vat, dat is verdeeld in ten minste 5 drie kamers door ten minste drie radiaal aangebrachte wanden die zich binnenwaarts vanaf de zijde van het vat uitstrekken naar een centrale holle kern, waarbij elke kamer een luchtpoort vormt, waardoorheen lucht kan worden afgeleverd aan en af ge zogen uit de kamer, een bij de kamerbodem liggende mate-10 riaalafvoerpoort voor het afvoeren van vloeistof* en vast ma-" teriaal uit de kamer, waarbij de afvoerpoort van elke kamer is voorzien van een afvoerpoortterugslagkleporgaan, dat het terugkeren van afgevoerd materiaal naar de kamer verhindert, waarbij elke kamer een materiaalzuigpoort heeft voor het toe-15 laten van vloeistof en vast materiaal, waarbij een zuig-poortterugslagkleporgaan het ontsnappen van materiaal uit de kamer via de zuigpoort verhindert, waarbij een luchtregeling cyclisch lucht afzuigt uit elke kamer om materiaal toe te laten tot de kamer via de zuigpoort en lucht toevoert tot de 20 kamer om materiaal uit de kamer af te voeren via de afvoerpoort, waarbij een verdeelstukreservoir is aangebracht om snel een overmaat van samengeperste lucht aan elke kamer af te leveren.

2. Pompinrichting volgens conclusie 1, 25 gekenmerkt door middelen om een vacuüm op te wekken om de luchtdruk in elke kamer tot minder dan een atmosfeer te verlagen, waarbij een verdeelstukreservoir de va-cuümopwekmiddelen verbindt met elk van de kamers om snel een overmaat van vacuüm aan elke kamer toe te voeren en waar-30 bij vacuümregelklepmiddelen zijn aangebracht.

3. Pompinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de middelen voor het opwekken van een vacuüm zijn voorzien van een straalpomp, die is verbonden met een bron van samengeperste lucht.

4. Pompinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een sensor is aangebracht op en in een kamer en verbonden met de luchtregeling om de aflevering van lucht aan de kamer op gang te brengen.en derhalve het afvoeren van materiaal uit de kamer te beginnen, 8105832 -10- wanneer een voorafbepaald materiaalniveau in de kamer is bereikt.

5. Pompinrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat een laagniveausensor is aangebracht 5 op en in de kamer en is verbonden met dê~luchtregeling om de aflevering van lucht aan de kamer stop te zetten, wanneer een voorafbepaald laag materiaalniveau in de kamer is bereikt.

6. Pompinrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat een ophangstang is bevestigd aan 10 en zich uitstrekt vanaf de kamer, waarbij de ophangstang is opgenomen in een koppelvork, die een draaiing van de stang' en de kamer tijdens de werking van de kamer verhindert.

7. Baggerinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de luchtregeling is voorzien 15 van middelen, die zorgen dat de cyclische afzuiging en toevoer van lucht aan en uit elke kamer in een in de tijd versprongen volgorde ten opzichte van de andere kamers geschiedt, zodat op een doelmatige wijze gebruik wordt gemaakt van de aan elke kamer toegevoerde en daaruit afgezogen lucht en een betrekke- 20 lijk gelijkmatige stroming van materiaal uit het vat wordt verkregen. 8105832