DE1095213B

DE1095213B - A float consisting of at least one diving bell, especially for ship lifts

Info

Publication number: DE1095213B
Application number: DEA27615A
Authority: DE
Inventors: Hans Schulz
Original assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Current assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Priority date: 1957-07-29
Filing date: 1957-07-29
Publication date: 1960-12-15

Description

Aus mindestens einer Tauchglocke bestehender Schwimmer, insbesondere für Schiffshebewerke Die Erfindung betrifft Schwimmer, insbesondere für Schiffshebewerke, die aus mindestens einer Tauchglocke bestehen.Swimmers consisting of at least one diving bell, in particular for boat lifts The invention relates to floats, in particular for boat lifts, which consist of at least one diving bell.

Während man bisher die Schwimmer für Schiffshebewerke als geschlossene und dementsprechend allseitig druckfeste Hohlkörper baute, werden derartige Schwimmer in einer neuartigen Ausbildungsform als unten offene Tauchglocken ausgebildet, die mit Luft gefüllt sind und durch Fortfall des druckfesten Unterteiles leichter sind. Um die Druckdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Glocke gering zu halten und um gänzlichen Verlust des Auftriebes bei Leckwerden an einer Stelle zu vermeiden, ist auch schon vorgeschlagen worden, jeden Schwimmer aus mehreren übereinander angeordneten Tauchglocken aufzubauen. Wenn ein derartiger Schwimmer tiefer in das Wasser abgesenkt wird, dringt mit zunehmendem Druck das Wasser von unten in die Tauchglocke ein und drückt die Luft zusammen. Durch diese Verringerung des Luftvolumens wird der Auftrieb entsprechend verringert. Soll, wie z. B. bei Schiffshebewerken, der Auftrieb konstant gehalten werden, so kann der durch Zusammendrückung der Luft entstehende Auftriebsverlust ausgeglichen werden, beispielsweise durch einen die Wasseroberfläche überragenden Teil entsprechenden Querschnittes der obersten Tauchglocke. Dadurch wird erreicht, daß im Ruhezustand der Auftrieb unabhängig von der Tiefenlage des Schwimmers stets gleich groß ist und so beispielsweise bei einem Schiffshebewerk stets Gleichgewicht zwischen dem Auftrieb der Schwimmer und dem Gewicht des Troges herrscht. Dieses Gleichgewicht wird während und kurz nach einer Tiefenänderung dadurch gestört, daß bei der Verdichtung der Luft diese erhitzt wird und durch die erhöhte Temperatur einen größeren Raum einnimmt, als sie nach der gleichen Druckerhöhung einnehmen würde, wenn die Temperatur konstant geblieben wäre. Durch dieses vergrößerte Luftvolumen ist der Auftrieb vergrößert, und die Differenz zwischen Auftrieb und Troggewicht muß durch den Trogantrieb aufgenommen werden. Solange eine Temperaturdifferenz zwischen Luft und Umgebungswasser herrscht, fließt die Verdichtungswärme der Luft durch die Tauchglocke und die Wasseroberfläche in das Wasser ab, bis die Ausgangstemperatur erreicht und so das Gleichgewicht wiederhergestellt ist. Beim Hochfahren des Troges tritt die umgekehrte Wirkung ein; die Luft dehnt sich aus und kühlt sich dabei ab, so daß das Luftvolumen zunächst kleiner bleibt und deshalb der Auftrieb nicht ausreicht, das Troggewicht zu tragen. Auch in diesem Falle muß die Differenzkraft vom Antrieb des Troges aufgebracht werden, bis die Lufttemperatur ihren Sollwert erreicht hat. Nach einiger Zeit in der Ruhelage wird die Lufttemperatur gleich der Wassertemperatur und so das Gleichgewicht wiederhergestellt sein.While so far the float for ship lifts was considered closed and accordingly built pressure-resistant hollow bodies on all sides, such floats are designed in a new form of training as diving bells open at the bottom, the are filled with air and are lighter due to the omission of the pressure-resistant lower part. To keep the pressure difference between the inside and outside of the bell low and in order to avoid complete loss of buoyancy in the event of a leak at one point, It has also already been proposed that each float consist of several one above the other Build diving bells. When such a swimmer is lowered deeper into the water , the water penetrates from below into the diving bell with increasing pressure and compresses the air. This reduction in the volume of air increases the buoyancy accordingly reduced. Should, such as B. in boat lifts, the buoyancy constant are held, the loss of buoyancy caused by the compression of the air can be avoided be compensated, for example by a protruding water surface Part of the corresponding cross section of the top diving bell. This achieves that at rest the buoyancy is always independent of the depth of the swimmer is the same size and so, for example, always in balance with a ship lift between the buoyancy of the swimmers and the weight of the trough. This During and shortly after a change in depth, equilibrium is disturbed by the fact that When the air is compressed, it is heated and due to the increased temperature occupies a larger space than they occupy after the same pressure increase would if the temperature had stayed constant. Because of this increased volume of air the buoyancy is increased, and the difference between buoyancy and trough weight must be picked up by the trough drive. As long as there is a temperature difference between Air and surrounding water prevail, the heat of compression of the air flows through the Diving bell and the water surface in the water down to the starting temperature reached and so the balance is restored. When raising the trough the opposite effect occurs; the air expands and cools down so that the air volume initially remains smaller and therefore the buoyancy is not sufficient, to carry the trough weight. In this case too, the differential force must come from the drive of the trough until the air temperature has reached its setpoint. After a while in the resting position, the air temperature becomes the same as the water temperature and so the balance will be restored.

Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil bei einem aus mindestens einer Tauchglocke bestehenden Schwimmer dadurch vermieden, daß im Inneren der Tauchglocke oder der Tauchglocken Wärmeaustauscher vorgesehen sind, die bei durch Tiefenänderung des Schwimmers bedingter Druckänderung im Inneren des Schwimmers von Wasser aus der Umgebung des Schwimmers durchströmt werden. Durch diese Wärmeaustauscher wird die bei der Verdichtung der im Inneren des Schwimmers befindlichen Luft bzw. des dort befindlichen sonstigen Gases entstehende Verdichtungswärme abgeführt bzw. durch das Wasser der Luft bzw. dem Gas Wärme zugeführt, so daß deren bzw. dessen Temperatur immer annähernd gleich der Temperatur des Wassers bleibt. Die größte Temperaturdifferenz zwischen Luft bzw. Gas und Umgebungswasser wird um so geringer, je günstiger die Wärmeübergangsflächen zwischen Wasser und Wand einerseits und Wand und Luft andererseits sind und je mehr Wasser durch den Wärmeaustauscher fließt.According to the invention, this disadvantage becomes apparent in one of at least one Diving bell existing swimmers avoided by being inside the diving bell or the immersion bells heat exchangers are provided, which by changing the depth pressure change inside the float caused by water the area surrounding the swimmer. Through this heat exchanger becomes the compression of the air or the inside of the float Any other gas there is dissipated or through compression heat the water is supplied to the air or the gas heat, so that its or its temperature always remains approximately the same as the temperature of the water. The greatest temperature difference between air or gas and surrounding water becomes less, the cheaper the Heat transfer surfaces between water and wall on the one hand and wall and air on the other and the more water flows through the heat exchanger.

Das die Wärmeaustauscher durchfließende Wasser kann durch Antriebsmittel, Pumpen od. dgl. so lange durch die Wärmeaustauscher gedrückt werden, als das im Hinblick auf den erstrebten Wärmeausgleich erforderlich ist.The water flowing through the heat exchangers can be driven by drive means, Pumps or the like. Are pressed through the heat exchanger as long as the im With regard to the desired heat balance is required.

Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung werden bei Schwimmern, die aus mehreren übereinander angeordneten Tauchglocken bestehen, derartige Pumpen dadurch entbehrlich, daß die Wärmeaustauscher der einzelnen Tauchglocken mit jeweils einem Anschlußrohr in das unter der betreffenden Tauchglocke befindliche Wasser eintauchen und der jeweils andere Anschluß mit jeweils einem oben offenen, den Wasserspiegel der darüber befindlichen Tauchglocke in jeder Lage des Schwimmers durchdringenden Speichergefäß verbunden ist. Das Speichergefäß für die oberste Tauchglocke durchdringt die freie Oberfläche des Schachtwassers.According to a further step of the invention, swimmers which consist of several diving bells arranged one above the other, such pumps dispensable because the heat exchangers of the individual diving bells with each a connecting pipe into the water located under the diving bell in question immerse and the other Connection with one at the top open, the water level of the diving bell above it in every position of the Float penetrating storage vessel is connected. The storage vessel for the The uppermost diving bell penetrates the free surface of the shaft water.

Da der Wärmeaustausch um so besser erfolgt, je mehr Wasser den Wärmeaustauscher durchströmt, wird man den Querschnitt des Speichergefäßes so groß wie möglich machen, da das den Wärmeaustauscher durchströmende Wasservolumen durch den Querschnitt des Gefäßes und die durch die Druckänderung gegebene Wasserspiegelverschiehung gegeben ist. Im Extremfall kann das Gefäß den gesamten Querschnitt der Tauchglocke einnehmen.Since the heat exchange is better, the more water there is in the heat exchanger flows through, the cross-section of the storage vessel will be made as large as possible, since the volume of water flowing through the heat exchanger through the cross section of the And the water level shift given by the change in pressure is. In the extreme case, the vessel can occupy the entire cross section of the diving bell.

Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung werden deshalb die übereinander angeordneten Tauchglocken mit Ausnahme der untersten unten abgeschlossen und die jeweils tiefsten Punkte ihrer Innenräume über die Wärmeaustauscher der jeweils darunterliegenden Tauchglocke mit dem Wasserraum verbunden. Bei Zunahme des Wasserdruckes strömt also das Wasser durch den durch die Wand einer Tauchglocke führenden Anschluß eines Wärmeaustauschers und durch diesen selbst in die darüber befindliche Tauchglocke und drückt dort die Luft zusammen. Der Druck auf die untere Abschlußfläche einer Tauchglocke kann also nicht größer werden, als dem Durchströmungswiderstand des Barunterliegenden Wärmeaustauschers bei der geringen Absenk-bzw. Steiggeschwindigkeit entspricht. Zweckmäßigerweise wird man die einzelnen Tauchglocken bei dieser Bauform zu einem außen glatten Zylinder zusammenfügen.According to a further step of the invention, therefore, are one on top of the other arranged diving bells with the exception of the bottom completed and the bottom deepest points of their interiors via the heat exchangers of the one below Diving bell connected to the water room. So when the water pressure increases, there is a flow the water through the connection of a heat exchanger leading through the wall of a diving bell and through this itself into the diving bell located above and presses the Air together. The pressure on the lower end surface of a diving bell can therefore do not become greater than the flow resistance of the heat exchanger underlying the bar with the low lowering or. Rate of climb corresponds. Appropriately With this design, the individual diving bells become a smooth cylinder on the outside put together.

Zur Verbesserung des Wärmeüberganges können die Wärmeaustauscher in an sich bekannter Weise mit Rippen versehen sein.To improve the heat transfer, the heat exchangers in be provided with ribs in a known manner.

Zweckmäßigerweise werden die Wärmeaustauscher im Mittelteil der Tauchglocke angeordnet, da über die Wände ohnehin ein Wärmeaustausch erfolgt.The heat exchangers are expediently in the middle part of the diving bell arranged, since there is an exchange of heat via the walls anyway.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes einen aus drei übereinander angeordneten Tauchglocken 1, 2 und 3 bestehenden Schwimmer, der vertikal in dem mit Wasser gefüllten Schacht 4 verschiebbar ist. Die einzelnen Tauchglocken 1, 2 und 3 sind auf der Unterseite offen und jeweils durch Streben 5 auf der jeweils darunter befindlichen Tauchglocke abgestützt, so daß zwischen jeweils zwei Tauchglocken ein Spalt6 verbleibt, durch den Wasser aus dem Schacht 4 von unten in die Tauchglocken 1 bzw. 2 eindringen kann. Die oberste Tauchglocke 1 ist über eine Säule 7 mit dem nicht gezeichneten Trog des Schiffshebewerks, dessen Gewicht durch den aus den Tauchglocken bestehenden Schwimmer ausgeglichen werden soll, verbunden. Im Inneren jeder der Tauchglocken 1, 2 und 3 befindet sich ein Wärmeaustauscher 8, dessen unterer Anschluß als Steigrohr 9 ausgebildet ist, das in jeder Lage des Schwimmers in das von unten in die Tauchglocke 1, 2 oder 3 eindringende Wasser eintaucht. Der jeweils andere Anschluß dieses Wärmeaustauschers 8 ist mit einem Speichergefäß 10 bzw. 11 verbunden, das über der den betreffenden Wärmeaustauscher8 enthaltenden Tauchglocke 1, 2 oder 3 derart angeordnet ist, daß es in jeder Tiefenlage des aus den Tauchglocken 1, 2 oder 3 bestehenden Schwimmers den Wasserspiegel durchdringt. Wenn der aus den Tauchglocken 1, 2 und 3 bestehende Schwimmer aus seiner höchsten Lage um die Strecke d in seine tiefste Lage abgesenkt wird, 'wird infolge der Zunahme des Wasserdruckes die Luft in den einzelnen Tauchglocken 1, 2 und 3 so zusammengedrückt, daß der Wasserspiegel innerhalb der Tauchglocken relativ zu diesen um die Strecken dl, d2 und d3 steigt. Da das Wasser in den Speichergefäßen 10 über die Wärmeaustauscher 8 und die Steigrohre 9 mit dem im Schacht 4 befindlichen Wasser verbunden ist, befindet sich der Wasserspiegel in den Speichergefäßen 10 in der Ruhelage stets in gleicher Höhe wie der Wasserspiegel in den Tauchglocken. Dadurch wird bewirkt, daß bei einer vertikalen Verschiebung des Schwimmers die Wärmeaustauscher 8 von Wasser durchströmt werden, das den Ausgleich des Wasserstandes in den Speichergefäßen 10 mit dem Wasserstand in den Tauchglocken 1 bzw. 2 herbeiführt. Oberhalb der obersten Tauchglocke 1 ist ein Speichergefäß 11 angeordnet, das die freie Oberfläche des im Schacht 4 befindlichen Wassers durchdringt und in dem sich der Wasserstand entsprechend der freien Oberfläche des Wassers im Schacht 4 einstellt. Ein Teil der Wärmeaustauscher 8 ist mit Rippen 12 versehen.The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention a float consisting of three diving bells 1, 2 and 3 arranged one above the other, which is vertically displaceable in the well 4 filled with water. The single ones Diving bells 1, 2 and 3 are open on the underside and are each made by struts 5 supported on the diving bell underneath, so that between two diving bells a gap6 remains through which water from the shaft 4 can penetrate into the diving bells 1 or 2 from below. The top diving bell 1 is on a column 7 with the not shown trough of the ship lift, its Weight can be balanced by the float consisting of the diving bells should, connected. Inside each of the diving bells 1, 2 and 3 there is a Heat exchanger 8, the lower connection of which is designed as a riser pipe 9, the in every position of the swimmer in the one penetrating into the diving bell 1, 2 or 3 from below Immersed in water. The other connection of this heat exchanger 8 is with connected to a storage vessel 10 or 11, which is connected to the relevant heat exchanger8 containing diving bell 1, 2 or 3 is arranged so that it is in each depth of the swimmer consisting of diving bells 1, 2 or 3 penetrates the water level. When the swimmer consisting of diving bells 1, 2 and 3 is at its highest Position is lowered by the distance d to its lowest position, 'is due to the increase the water pressure compresses the air in the individual diving bells 1, 2 and 3 so that that the water level within the diving bells relative to these around the routes dl, d2 and d3 increase. Since the water in the storage vessels 10 via the heat exchanger 8 and the riser 9 is connected to the water in the shaft 4 is located the water level in the storage vessels 10 is always the same in the rest position Height like the water level in the diving bells. This has the effect that at one vertical displacement of the float, the heat exchanger 8 flows through the water that balancing the water level in the storage vessels 10 with the water level in the diving bells 1 and 2. Above the top diving bell 1 is a storage vessel 11 is arranged, which is the free surface of the shaft 4 located Water penetrates and in which the water level is according to the free surface of the water in shaft 4. Part of the heat exchanger 8 is finned 12 provided.

Claims

PATENTANS? Rt'CHF 1. A swimmer consisting of at least one diving bell, in particular for ship lifts, characterized in that inside the diving bell or the diving bell heat exchanger, which can be used by changing the depth of the swimmer pressure change inside the float caused by water from the vicinity of the Float are flowed through, are provided.

2. From several arranged one above the other Diving bells according to claim 1 of existing swimmers, characterized in that the heat exchanger of each of the diving bells with a connecting pipe in the water located under the diving bell is immersed and the other connection each with an open top, the water level in the diving bell above or the free water surface above the top diving bell in every position of the float penetrating storage vessel is connected.

3. From several on top of each other arranged diving bells according to claim 1 existing swimmers, characterized in that that the diving bells are completed with the exception of the lowest one below and each deepest points of their interiors via the heat exchangers of the one below The diving bell is connected to the water space in the shaft.

4. Swimmer after one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger with Ribs is provided.