NO343970B1 - Anordning for fjerning av sedimenter fra innsiden av pæler - Google Patents

Description

Anordning for fjerning av sedimenter fra innsiden av pæler

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for fjerning av sedimenter fra innsiden av pæler og lignende som angitt i ingressen til patentkrav 1.

Bakgrunn

Pæler rammet ned i havbunnen brukes ofte som fundamentering til for eksempel platteformer, kaier eller andre installasjoner. Slike pæler er typisk laget av metall og er nødvendigvis hule på grunn av sine dimensjoner og for at det skal være mulig å drive de ned i sjøbunnen eller havbunnen. Diameter på slike pæler variere over et bredt spekter og kan være fra noen titals centimeter og opp til flere meter.

Det er ofte behov for å få atkomst inne slike pæler for eksempel dersom pælen skal fjernes, eller forankringsanordninger skal få plass. Det er også ofte behov for rengjøring av innvendig vegg.

Kjent teknologi

Det er kjent en rekke anordninger for mudring av sedimenter ved sjøbunnen, herunder anordninger som gjør bruk av konvensjonelle sentrifugalpumper så vel som ejektorer for å etablere sugekraft.

For søker er det ikke kjent noen anordning som er velegnet til mudring på så avgrensede rom som inne i pæler og spesielt ikke anordninger som muliggjør en samtidig rengjøring/ vasking av veggflater inne i slike avgrensede hulrom.

En anordning i form av et sugehode er kjent fra søkerens egen WO 03056107, hvor det forutsettes etablert et sug ved hjelp av en innretning plassert i avstand fra sugehodet, i tilknytning til et utløpsrør fra sugehodet Det er også kjent å bruke luft for å etablere sug for lignende formål.

Fra EP 2481490 A1 er det kjent en anordning for fjerning av sedimenter fra innsiden av pæler som står helt eller delvis under vann. Den omfatter i en utførelsesform en ramme som er innrettet til å komme til anlegg mot toppen av en pæl og en enhet nedenfor denne som holder bevegelige spyledyser. Anordningen har videre en sentral passasje for å transportere vekk løsnede sedimenter.

Blant andre publikasjoner innen fagområdet kan det vises til nederlandsk patentsøknad nr. NL 8200 866 A fra 1982 samt britisk patentsøknad nr. GB 282820 A fra 1927.

Det er også kjent sugeanordninger som opereres fra kran eller vinsj fra fartøy og som fires ned i pælen og suger ut sedimenter.

Formål

Formålet er å fjerne sedimenter, både kohesive, fine som grove og med innslag av større partikler, fra trange rom under vann, som for eksempel innsiden av pæler, men også fra andre hulrom under vann, gjerne hulrom med hovedsakelig ensartet eller konstant tverrsnitt fra øverst til nederst. Dette gjelder også for pæler som står på store dyp. For å oppnå ønsket virkning må anordningen være robust og tåle å senkes ned i slike hulrom uten å ta skade. Den bør videre være fleksibel i bruk, herunder kunne benyttes i pæler med ulike diametere. Den må likevel beholde kapasitet og driftssikkerhet selv om det ikke er sikt eller manøvreringsmuligheter inne i hulrommet. Utstyret bør kunne opereres sammenkoblet fra det sjøsettes til det tas opp igjen. Utstyret bør kunne opereres også i dårlig vær med høye bølger, uavhengig av posisjon og bevegelse av fartøy som utplasserer anordningen. Det er videre en fordel om utstyret kan fjerne alle typer masser, fra kohesive leirer til grus og større stein så effektivt som mulig og uten at utløpsrør og slanger blokkeres. Der er videre et formål at den ferdige overflaten i bunnen av pælen er så flat som mulig slik at det medgår minst mulig betong i fall en konstruksjon skal støpes fast nede i pælen.

Om oppfinnelsen

Formålene angitt ovenfor er ivaretatt gjennom en anordning ifølge oppfinnelsen som definert i patentkrav 1. Foretrukne utførelsesformer fremgår av uselvstendige patentkrav.

Med «pæler» slik ordet er brukt her, menes en hvilken som helst type pæler benyttet ved undersjøisk pæling, men også lignende undersjøiske strukturer som inneholder vertikalt orienterte hulrom med hovedsakelig sylindrisk tverrsnitt.

Oppfinnelsen gjør det mulig å fjerne sedimenter fra hulrom, og spesielt fra innsiden av pæler, også på store dyp, vesentlig enklere og raskere enn før. Videre er det mulig å gjøre dette med stor grad av driftsikkerhet og effektivitet Videre er det er mulig å fjerne sedimenter av forskjellig beskaffenhet så som sand, grus hard leire og partikler opp til størrelsen på innsugingsåpningen. Anordningen ifølge oppfinnelsen kan forsynes av en pumpe som står på bunnen nær pælen, fra en pumpe som er sammenkoblet med anordningen eller en integrert del av denne, eller den kan forsynes av pumper som står plassert over vannflaten. Alle fleksible slanger har overtrykk slik at disse kan være av robust type som enkelt kan håndteres under sjøsetting og innhenting.

Anordningen ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å fjerne sedimenter fra pælen uten at anordningen er opphengt i kran eller vinsj på båt. Operasjonen kan derfor gjennomføres uten bruk av et fartøy i en bestemt posisjon.

Ytre føringsenhet kan omslutte indre mudringsenhet som bærer én eller flere dreibare føtter slik det er redegjort for i det følgende, for eksempel to, tre, fire eller seks.

Strukturen blir mer komplisert med flere føtter pr. mudringssenhet, men på den annen side blir føttene derved mindre og det blir enklere å oppnå tilstrekkelig styrke for disse enhetene.

De bevegelige dysene kan være felles bevegelige ved at de sitter montert på en dreibar fot, men de kan også være individuelt bevegelige, for eksempel ved at de repeterende pendler lineært mellom to ytterpunkter mens vannstrålen tegner en linje på underlaget eller roterende slik at vannstrålen tegner en sirkel på underlaget. En kombinasjon av dyser som er individuelt bevegelige og som sitter på en dreibar fot, gjør det mulig å tegne linjer mot underlaget som over tid dekker ethvert punkt på underlaget.

Dysene kan eventuelt også beveges ved at hele mudringsenheten bringes til å dreie i forhold til føringsenheten.

En dreibar fot kan være dreibar frem og tilbake med en begrenset vinkelforskjell mellom ytterpunktene, for eksempel en vinkelforskjell på i området 15-180 grader. Slik begrenset dreibarhet gjør det særlig enkelt å tilføre væske til dysene, da dette kan skje direkte med fleksible slanger. En dreibar fot kan også være kontinuerlig dreibar – roterbar- i en og samme retning.

I tillegg til løsgjøring av sedimenter med dyser og vannstråler, kan det benyttes tenner for mekanisk å skrape løs sedimenter inne i pælene. I tillegg til den direkte effekten av dette, får man, med en hensiktsmessig plassering av tennene, den tilleggseffekt at tennene virker som avstandsholdere som holder dysene unna mekanisk kontakt med underlaget og derved reduserer slitasje på dysene. Tenner kan være montert på samme for som dysene eller på særskilt fot.

I det følgende er oppfinnelsen beskrevet nærmere i form av ikke begrensende utførelseseksempler under henvising til de medfølgende figurer.

Figur 1A viser skjematisk et sidesnitt gjennom en utførelsesform av en anordning ifølge oppfinnelsen.

Figur |1B viser skjematisk et sidesnitt gjennom en variant av utførelsesformen vist i figur 1A.

Figurene 2A-2D viser ulike varianter av en detalj vist i figurene 1A og 1B.

Figur 3 viser forstørret en detalj av en foretrukket utførelsesform av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Figur 4 viser forstørret en annen detalj av en foretrukket utførelsesform av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Figur 5 viser en alternativ utførelsesform av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse, omfattende et flertall dreibare føtter under en mudringsenhet.

Det skal presiseres at figurene er enkle prinsippskisser og ikke nødvendigvis viser riktig størrelsesforhold mellom de ulike elementer eller den innbyrdes plassering av elementer som er mest hensiktsmessig i en reell utførelsesform.

Figur 1A viser et snitt gjennom de sentrale deler av en anordning 10 ifølge foreliggende oppfinnelse. Det skal bemerkes at figuren er skjematisk og at gods med en viss tykkelse kun er vist som en enkel strek.

Anordningen 10 ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter en ytre føringsenhet 11 med diameter tilpasset diameteren på en pæl 40 som skal mudres og med et festeorgan 111 egnet til å komme til anlegg mot toppen av pælen 40 og hvile stabilt mot toppen av pælen. Festet kan ha ulike former, men det kan som et eksempel ha et område formet som en omvendt U, egnet til å omslutte øvre ende av pælen og et område som danner et konisk skjørt som bidrar til å sentrere anordningen på pælen. Det er ikke nødvendigvis noen form for låsing av føringsenheten til toppen av den aktuelle pæl.

Videre omfatter anordningen 10 en indre mudringsenhet 12 som er opphengt i den ytre føringsenhet 11 i en vaier 13 som kan forkortes henholdsvis forlenges ved hjelp av en vinsj 14 egnet til å kunne betjenes under vann. Alternativt kan det benyttes en hydraulisk sylinder eller en tannstang for å heve og senke den indre mudringsenheten 12.

Anordningen har strømtilførsel 15 fra overflaten. Enheter som kan betjenes med strøm omfatter en vannpumpe 17 for å forsyne vann til ulike dyser nærmere beskrevet nedenfor, en ejektorpumpe 18 innrettet til drive ut løst materiale gjennom en utløpsslange 16, eventuelt en ultra høytrykkspumpe for tilførsel av vann med ekstremt høyt trykk til spyledyser, en motor 18 innrettet til å dreie en dreibar nedre del 30 av anordningen 10 samt eventuelt et hydraulisk aggregat 21. En høytrykks eller ultra høytrykks pumpe kan gi vann med trykk mer enn 100 bar, fortrinnsvis mer enn 200 bar, typisk 500 til 2000 bar.

Den dreibare del 30 av mudringsenheten 12 omfatter en fot 33 med spyledyser 34 som mottar vann fra pumpen 17, alternativt fra høytrykkspumpen 19. Foten 33 har i senter en åpning 35 som står i forbindelse med utløpet 16 og som ved betjening oppviser et undertrykk satt opp med ejektorpumpen 18. Spyledysene 34 kan ha ulike orienteringer, men det er foretrukket at i det minste en del av dem er rettet innover mot sentrum for å bringe løsnet materiale inn mot senteråpningen 35. Selv om spyledysene 34 i figur 1A er vist som tilsynelatende ubeskyttet mot mekanisk påvirkning nedenfra, er det flere måter som i praksis kan benyttes for å beskytte dysene. For eksempel kan de plasseres i tilbaketrukne områder på undersiden av foten 33, slik at de ikke lett kommer i direkte kontakt med sedimentene, eller man kan etablere fremspring eller tenner mellom dysene som strekker seg vertikalt lengre ned enn dysene.

Over foten 18 er det typisk innrettet en hovedsakelig sirkulær skive 31 forsynt med vaskedyser og en sirkulær skive 32 forsynt med børster langs skivens periferi. Begge nevnte skiver 31, 32 og foten 33 vil dreies av motoren 20 når den betjenes. Det kan benyttes mer enn én skive med vaskedyser og mer enn en børsteskive 32, for eksempel en børsteskive 32over en skive 31 med vaskedyser og en børsteskive 32 under samme skive 31 med vaskedyser. Alternativt kan det benyttes børster med ulike typer børstemateriale på ulike børsteskiver eller sågar ulike typer børstemateriale rundet periferien på en og samme børsteskive.

Vaskedysene på skiven 31 kan forsynes med vann fra en pumpe 17 som gir lavere trykk enn vannet som tilføres spyledysene 34 under foten 33.

I figur 1A er det vist til førselsrør for vann fra pumpene 17 og 19 til en manifold 23 som omslutter utløp 16. Fra manifolden løper det konsentriske, ringformede kanaler (ikke vist) for vann ned til den dreibare foten som forklart nærmere under henvisning til figur 3. Denne løsningen muliggjør full rotasjon av den dreibare foten 33.

Utløpsrøret 16 må kunne passere uhindret gjennom en åpning ved toppen av den ytre føringsenhet 11, eller være anordnet med en teleskopisk uttrekkbar som tillater den indre mudringsenhet 12 å bevege seg opp og ned i forhold til den ytre føringsenhet 11 uten å komme i strekk eller bøy. Tilsvarende gjelder for den strømtilførselen 15, som for eksempel kan omfatte en snelle ved toppen av den ytre føringsenhet 11.

De kraftkrevende enheter i den indre mudringsenhet kan alle være betjent med elektrisk kraft, men en eller flere av dem kan også være betjent med hydraulisk kraft.

Figur 1B viser i hovedsak det samme som figur 1A, men med følgende endringer.

Utløpsrøret eller slange 16 er i figur 1B vist med teleskopisk ledd 22 ved gjennomføringen av den ytre føringsenhet 11. Videre er motoren 20 vist som drevet hydraulisk fra det hydrauliske aggregat 21 i stedet for å være drevet elektrisk.

Videre er det i figur 1B vist fleksible slanger fra pumpene 17 og 19 til den dreibare skive 31 henholdsvis til stammen av foten 33. Denne løsningen kan benyttes når den dreibare foten 33 er innrettet til å dreie frem og tilbake innenfor et begrenset vinkelområde.

Den ytre føringsenheten 11 har ved sin nedre ende har minst ett festeorgan egnet til å festes til toppen av en hul pæl. Dette kan ha form av en omvendt «U» profil som forløper sirkulært rundt hele nedre kant av føringseneheten 11. Den kan også ha form av kortere profiler som er egnet til å omslutte en mindre del av toppen av en åpen sylinderstruktur, så som en pæl, for eksempel tre stk. profiler anordnet med en innbyrdes vinkelavstand på 120 grader langs en reell eller imaginær sirkelperiferi ved nedre ende av føringsenheten. Alternativt kan slike kortere profiler være radielt forskyvbare for å kunne tilpasses pæler med ulike diametere.

Figurene 2A -2C viser ulike varianter av foten 33 sett nedenfra. I figur 2A har foten 33 form av en hel skive med åtte radielle rekker av dyser 34 ut fra skivens sentrum. Dysenes innretning kan variere (ikke vist), for eksempel slik at enkelte dyser er rettet tangentielt mens enkelte dyser er rettet innover mot sentrum.

Figur 2B viser en variant hvor foten 33’ har form av et kors med fire armer som rager lateralt ut fra et rotasjonssentrum. Dysene 34 kan være av samme type og orientering som i versjonen vist i figur 2A. En variant av denne er armer som er krumme, og/ eller et annet antall armer enn fire.

Figur 2C viser en variant hvor foten 33 har samme form som i figur 2A, men hvor det er fire radielle rekker med dyser 34 og fire mellomliggende rekker 36 med tenner for mekanisk å bearbeide massen som skal løsgjøres fra inne i pælen.

Figur 2D er en variant ikke ulik den vist i figur 2B, men med to lateralt utragende armer i stedet for fire.

Også for varianter med sirkulær skive kan dyser og eventuelle tenner være arrangert langs krumme linjer likeså vel som rette.

Figur 3 viser forstørret de dreibare delene av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 3 illustrerer at stammen som bærer vaskeskiven 31, børsteskiven 32 og foten 33 kan inneholde ringformede, konsentriske kanaler 37, 38 for å lede vann fra vannpumpen 17 og eventuelt fra en ultra høytrykkspumpe 19 til de aktuelle dyser. En ytre ringformet kanal 37 leder til dysene på vaskeskiven 31 mens en indre ringformet kanal 38 leder til dysene 34 under foten 33. Innenfor den indre ringformede kanal 38 ligger utløpspassasjen som har fluid forbindelse til utløpsrøret 16.

Figur 4 viser et snitt av nedre del av ytre føringsenhet 11 og hvordan denne er innrettet til å kunne bli festet til toppen av pæler med ulik diameter. Et festeorgan 111 er vist festet til nedre del av ytre føringsenhet via et stag 112 som er hengslet til et radielt mellomstykke 113 og i et langsgående spor 114 i dette. Mellomstykket 113 er radielt anordnet i forhold til den ytre føringsenhet 11 og derved i forhold til en hvilken som helst pæl som skal mudres og som føringsenheten skal festes til. Staget 112 kan hensiktsmessig låses på ønsket plass i sporet 114 når diameteren på den eller de aktuelle pæler er kjent, for eksempel ved hjelp av mutter eller en hvilken som helst egnet hurtiglåsmekanisme.

Figur 5 viser en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse hvor et totalt antall av fire dreibare føtter 33a1, 33a2, 33b1og 33b2er opphengt fra én mudringsenhet 12. Enhetene er fordelt på to stasjoner, en stasjon 33a øverst på figur 4 og en stasjon 33b nederst på figuren. De to stasjonene er opphengt fra hver sin ende av en primær tverrbjelke 51 som kan senkes og heves med en sentral vinsj 14. Tverrbjelken 51 kan dreie om sitt opplagringspunkt ved vinsjen 14. Føttene 33a1, 33a2er opphengt fra en sekundær tverrbjelke 52a som i sin tur er dreibart opphengt fra den primære tverrbjelke 51 fra et punkt 53a. På tilsvarende måte er føttene 33b1og 33b2opphengt fra en sekundær tverrbjelke 52b som i sin tur er dreibart opphengt fra den primære tverrbjelke 51 i et punkt 53b, idet punktene 53a og 53b befinner seg nær motsatte ende av tverrbjelke 51. Med «dreibart» opphengt, skal det forstås slik at dreining eller full rotasjon kan påtvinges ved hjelp av egnet motor. Ved dreining av så vel den primære tverrbjelke 51 som begge de sekundære tverrbjelker 52a og 52b, vil de fire føttene til sammen kunne dekke ethvert punkt av flaten innenfor sylinderveggen av mudringsenheten 12, som hovedsakelig tilsvarer tverrsnittet av pælen. Det er da underforstått at diameteren av hver av de fire føttene er omtrent 1⁄4 av diameteren til mudringsenheten og at opplagringspunktene fortrinnsvis er slik plassert at føttene ikke kan kollider med hverandre selv om rotasjonshastighetene mellom de to stasjoner ikke er koordinert.

De fire føttene kan være identisk utstyrt med hensyn til dyser og eventuelle tenner, men også forskjellige. For eksempel kan en fot i hver stasjon ha kun dyser mens den andre foten har kun tenner.

Anordningen kan utstyres med separate dyser, plassert på foten eller over foten, som er rettet lateralt og innrettet til å bli forsynt med vann av ultra høyt trykk og som er egnet til å fjerne rust, betong og begroing.

Claims (20)

Patentkrav

1. Anordning (10) for fjerning av sedimenter fra innsiden av pæler (40) som står i det minste delvis under vann, omfattende en ytre føringsenhet (11) innrettet til å bli midlertidig plassert på toppen av en pæl samt minst én indre mudringsenhet (12) som ved sin nedre ende omfatter bevegelige spyledyser (34) innrettet til å løsgjøre sedimenter, idet mudringsenheten (12) videre omfatter en sentral passasje (35) som står i forbindelse med en utløpsledning (16) innrettet til å transportere ut løsgjorte sedimenter, karakterisert ved at den ytre føringsenhet (11) omslutter minst én indre mudringsenhet (12) som er innrettet til å bli senket ned fra den ytre føringsenhet (11).

2. Anordning (10) i samsvar med krav 1, idet den ytre føringsenhet ved sin nedre ende har minst ett festeorgan (111) egnet til å festes til toppen av en hul pæl.

3. Anordning (10) i samsvar med krav 1 eller 2, idet de bevegelige spyledyser (34) er anordnet på minst én fot (33), idet bevegeligheten av dysene (34) er arrangert ved minst én av i) bevegelige dyser (34) i forhold til foten (33), ii) i det minste delvis dreibar fot (33), iii) dreibar mudringsenhet (12) i forhold til føringsenhet (11).

4. Anordning (10) i samsvar med patentkrav 3, idet den indre mudringsenhet (12) er innrettet til å bli beveget vertikalt opp og ned uavhengig av betjening av dysene (34).

5. Anordning (10) i samsvar med patentkrav 3 eller 4, idet foten (33) er innrettet til å kunne roteres enten kontinuerlig i en retning eller å bli dreiet frem og tilbake innen et gitt maksimalt vinkelområde.

6. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet vann til dyser (34) overføres enten gjennom svivel eller gjennom fleksible slanger.

7. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet spyledysene (34) mottar vann fra minst én vannpumpe (17, 19) i den indre mudringsenheten (12).

8. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av patentkravene 3 til 7, idet foten (33) har et tverrsnitt valgt blant en sirkulær skive og utragende armer.

9. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet mudringsenheten (12) også er forsynt med tenner (36) for mekanisk å løsgjøre

sedimenter.

10. Anordning (10) i samsvar med patentkrav 9, idet tennene (36) er bevegelige ved at de er festet til en dreibar fot (33).

11. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet anordningen (10) blir forsynt med minst én av elektrisk energi og hydraulisk energi.

12. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet den indre mudringsenheten (12) omfatter en ejektorpumpe (18) innrettet til sette opp sugekraft i utløpsledningen (16).

13. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet den indre mudringsenheten (12) videre omfatter laterale vaskedyser som mottar vann fra en vannpumpe (17).

14 Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av patentkravene 2-13, idet foten (33) er et element av en roterbar del (30) som også omfatter en vaskeskive (31) forsynt med laterale vaskedyser som mottar vann fra en vannpumpe (17).

15. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet den roterbare del (30) videre omfatter en skive (32) med børster innrettet til å børste de innvendige vegger av en pæl (40).

16. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet den indre mudringsenhet (12) er forsynt med en høytrykks eller ultra høytrykkspumpe (19) innrettet til å forsyne separate spyledyser (34) med vann av trykk vesentlig høyere enn det som vannpumpe (17) gir, mer enn 100 bar, fortrinnsvis mer enn 200 bar, typisk 500 til 2000 bar.

17. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet den dreibare foten (33) dreies med en motor (20) som er operert med kraft valgt blant elektrisk og hydraulisk kraft.

18. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet den indre mudringsenhet (12) er innrettet til å bli senket ned fra den ytre føringsenhet (11) med en innretning valgt blant vinsj (14) og en vaier (15), tannstang samt hydraulisk sylinder.

19. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet den indre mudringsenhet (12) har fast eller frakoblbart hydraulisk skjæreutsyr.

20. Anordning (10) i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav, idet den indre mudringsenhet (12) er innrettet til å koble til annet verktøy egnet til å gjøre arbeid innvendig i pælen og på pæleveggen.