DE20018187U1

DE20018187U1 - Förderpumpe

Info

Publication number: DE20018187U1
Application number: DE20018187U
Authority: DE
Original assignee: Wurpts Maschb H GmbH
Current assignee: Wurpts Maschb H GmbH
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2001-03-22
Anticipated expiration: 2010-10-26

Description

H. Wurpts Maschinenbau GmbH , Friesenstraße 224, 26632 Ihlow-Riepe

Förderpumpe

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung von Fördergut aus der Tiefe eines Gewässers, insbesondere von Material vom Grund eines Gewässers, in einen Aufnahmeraum eines Schwimmkörpers, insbesondere eines Schiffes, über eine vom Schwimmkörper in die Tiefe des Gewässers hinabreichende Förderleitung, die einen Förderguteintritt und einen in den Aufnahmeraum mündenden Fördergutaustritt aufweist.

Zur Förderung von Fördergut aus der Tiefe eines Gewässers sind beispielsweise Saugbaggerschiffe bekannt und im Einsatz, mit denen Schifffahrtswege, insbesondere im Bereich von Flüssen, Kanälen oder Hafenanlagen, von Zeit zu Zeit ausgebaggert werden, um eine schiffbare Tiefe in diesen Bereichen zu erhalten. Derartige Baggerarbeiten sind notwendig, da sich immer wieder Sedimente in derartigen Gewässerbereichen ablagern. Auch in anderen Gewässerbereichen und für andere Zwecke sind ähnliche Bagger- bzw. Förderarbeiten notwendig.

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Ein Saugbaggerschiff besitzt für die Baggerarbeiten insbesondere einen Saugrüssel, dessen freies Ende bis auf den Grund des Gewässers hinablassbar ist. Mit Hilfe einer relativ großen Pumpenanlage an Bord des Saugbaggerschiffes wird das Fördergut aus dem Grund des Gewässers in den Laderaum des Saugbaggerschiffes unter Mitnahme von Gewässerwasser hineingesaugt, wodurch eine dickflüssige breiige Masse in den Laderaum des Schiffes gelangt.

Insbesondere aufgrund der notwendigen Pumpenanlage sind derartige Saugbaggerschiffe sehr kostenaufwendig. Außerdem können selbst mit den größten Saugpumpenanlagen nur begrenzte Saugdruckdifferenzen aufgebaut werden, so dass auch der Saugleistung eines solchen Saugbaggerschiffes relativ niedrige Grenzen gesetzt sind. Beispielsweise kann keine Saugpumpe aus einer Gewässertiefe von 9 m eine Saugdruckdifferenz von mehr als etwa 0,4 atm aufbringen.

Bessere Drücke können dadurch erzielt werden, dass Tauchpumpen als Druckpumpen in die Tiefe des Gewässers gebracht werden. Jedoch ist auch dieses Verfahren sehr aufwendig und teuer.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine weniger aufwendige und insbesondere kostengünstigere Vorrichtung zur Förderung von Fördergut aus der Tiefe eines Gewässers zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Druckgasleitung vorgesehen ist zur Einleitung eines Gases unter hohem Druck in die Fördergutleitung im Bereich des Förderguteintritts.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass durch die Einleitung eines unter hohem Druck stehenden Gases in die Förderleitung im Bereich des Förderguteintritts das Wasser im Bereich des Förderguteintritts mitsamt dem sich in diesem Bereich befindlichen Fördergut durch die Förderleitung nach oben in den Aufnahmeraum befördert werden kann. Das Gas muss dabei natürlich unter einem Druck in die Förderleitung eingeleitet werden, der größer ist als der dort herrschende Wasserdruck. Dieser Effekt ist beispielsweise in der Natur von Geysiren bekannt, bei

denen aus dem Erdinneren aufsteigende Luft heißes Wasser sowie Material aus dem Erdinneren unter hohem Druck in einer Wassersäule nach oben befördert.

Zusätzlich kann, wenn der Fördergutaustritt, wie in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist, unterhalb des Wasserspiegels in den Aufnahmeraum des Schwimmkörpers mündet, noch ein weiterer Effekt ausgenutzt werden. Der Wasserdruck nimmt in der Tiefe des Gewässers kontinuierlich zu, nämlich etwa um 1 atm (etwa 10 kPa) je 10 m Wassersäule. In einer Gewässertiefe von 10 m herrscht also etwa 1 atü. Je tiefer also der Aufnahmeraum des Schwimmkörpers in das Gewässer hinabreicht, mit desto mehr Wasserdruck würde das Gewässerwasser, beispielsweise durch ein Leck im Aufnahmeraum, in diesen Aufnahmeraum einströmen. In diesem Aufnahmeraum herrscht, solange er leer ist, der normale Atmosphärenluftdruck, den der in das Gewässer hinabreichende Aufnahmeraum, also bis unterhalb des Wasserspiegels, quasi mitnimmt, während der Bodenbereich des Aufnahmeraums aber bereits von Gewässerwasser mit einem höheren Wasserdruck umgeben ist. Wenn also, wie in dieser Ausgestaltung vorgesehen ist, die Förderleitung mit ihrem Fördergutaustritt in einer Wassertiefe von beispielsweise 5 oder 10 m, etwa im Bodenbereich des Aufnahmeraums, in den Aufnahmeraum mündet und mit ihrem Förderguteintritt, also ihrem freien Ende, in eine größere Gewässertiefe, beispielsweise auch bis zum Grund des Gewässers, hinabgesenkt wird, dann wird aufgrund des Druckunterschiedes zwischen dem Wasserdruck in der Tiefe des Gewässers und dem Druckunterschied am Fördergutaustritt das Wasser und eventuelles Fördergut in der Umgebung des Förderguteintritts in den Aufnahmeraum befördert.

Die Förderleitung selbst kann beispielsweise als relativ steifes Förderrohr ausgebildet sein, wobei die notwendigen Mittel zur Absenkung entsprechend der Förderleitungen aus dem Saugbaggerschiffbereich hinreichend bekannt sind.

Der Unterschied zu einem herkömmlichen Saugbaggerschiff besteht im Wesentlichen darin, dass der Fördergutaustritt bei dieser Ausgestaltung nicht bis über den

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Wasserspiegel hinausreicht und beispielsweise über die Deckskante des Schiffes von oben in einen Laderaum mündet, sondern dass die Fördergutleitung in einer erheblichen Wassertiefe in den vorgesehenen Aufnahmeraum einmündet. Das Gewässerwasser tritt durch die Förderleitung somit mit einem erheblichen Wasserdruck, der wesentlich auch durch das Gewässer selbst entsteht, in den Aufnahmeraum des Schwimmkörpers ein, so dass keinerlei Saugpumpen- oder Druckpumpenanlagen benötigt werden und für die Förderung Druckdifferenzen ausgenutzt werden können, die die Saugpumpenanlagen übertreffen. Zur Förderung des Förderguts wirken also der Wasserdruck und das unter hohem Druck in die Förderleitung eingeleitete Gas zusammen.

Dasdurch den Fördereinguteintritt in die Förderleitung eintretende Gewässerwasser nimmt das zu fördernde Fördergut als Trägermedium mit, reißt also beispielsweise das auszubaggernde Grundmaterial des Gewässers mit, wenn der Förderguteintritt der Förderleitung bis auf den Gewässergrund hinabreicht oder sogar in diesen Grund eintritt. Es entsteht dabei eine Art Sogwirkung, die das Fördergut in die Förderleitung einsaugt und nach oben in den Aufnahmeraum befördert. In diesen ergießt sich schließlich eine eben solche mehr oder weniger dickflüssige Fördergutmasse, wie sie prinzipiell bei Saugbaggerschiffen bekannt ist.

Bevorzugt wird als Gas Luft unter hohem Druck in die Förderleitung eingeleitet, da dies die kostengünstigste Lösung ist. Es können jedoch auch andere Gase prinzipiell verwendet werden. Zur Erzeugung des hohen Drucks für das Gas wird bevorzugt eine Pumpe verwendet, wie sie allgemein bekannt ist.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Förderleitung wenigstens im Bereich ihres Förderguteintrittes einen in Richtung des Fördergutaustrittes für das Gewässerwasser offenen Doppelmantel aufweist. Selbst wenn also der Förderguteintritt der Förderleitung bis in das Grundmaterial des Gewässers hineinreicht, ist auf diese Weise gewährleistet, dass das Gewässerwasser durch den Doppelmantel zum Förderguteintritt der Förderleitung gelangen

und das Grundmaterial mit sich mitreißen kann, ohne dass die Förderleitung durch das zu fördernde Material so blockiert wird, dass das den Förderdruck aufbringende Gewässerwasser nicht in die Förderleitung hineingelangen kann.

In einer weitergehenden Ausgestaltung ist außerdem vorgesehen, dass die Außenwandung des Doppelmantels in Richtung auf den Förderguteintritt konisch verjüngt ausgebildet ist. Dadurch wird zusätzlich eine gewisse Düsenwirkung für das eintretende Gewässerwasser erreicht.

Die erfindungsgemäße Förderung soll natürlich nicht beendet sein, wenn der Aufnahmeraum mehr oder weniger gefüllt ist. Dazu ist es notwendig, den Aufnahmeraum kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit durch Abgabe des Fördergutes in einen anderen Raum des Schwimmkörpers zu leeren, um insbesondere im Aufnahmeraum weitgehend etwa den Atmosphärenluftdruck zu erhalten. Dazu ist in einer Weiterbildung der Erfindung mindestens eine Verbindungsleitung von dem Aufnahmeraum in einen anderen Raum des Schwimmkörpers vorgesehen, die mit Förderpumpen ausgerüstet sind, für die eine wesentlich geringere Pumpenleistung benötigt werden, als für Saugförderpumpen zur Förderung von Material vom Grunde des Gewässers.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Figur 2 eine vergrößerte schematische Darstellung einer Förderleitung gemäß

der Erfindung. .

In Figur 1 ist schematisch der Querschnitt durch einen Schwimmkörper, beispielsweise der Querschnitt eines Schiffes 1 gezeigt. In das Innere des Schiffskörpers 1, das einen Aufnahmeraum 2 für das Fördergut bildet, mündet eine Förderleitung 3. Der Fördergutaustritt 5 dieser Förderleitung 3 liegt dabei deutlich unterhalb des

Wasserspiegels 4 in dem Aufnahmeraum 2. Die Fördergutleitung 3 reicht bis eine größere Tiefe von beispielsweise 30 bis 100 m in das Gewässer hinab und kann weitgehend wie übliche Förderrohre von Saugbaggerschiffen ausgebildet und verschwenkbar sein. Im Bereich des freien Endes der Förderleitung 3, also im Bereich des Förderguteintritts 6, weist die Förderleitung 3 einen als Doppelmantel ausgebildeten Abschnitt 7 auf, der zum Gewässerwasser hin offen ist, so dass das Gewässerwasser zwischen der Außenwandung der Förderleitung 3 und der Innenwandung des Doppelmantels 7 eintreten und bis zum Förderguteintritt 6 gelangen kann.

Weiter ist eine Druckgasleitung 8 vorgesehen, über die ein Gas, vorzugsweise Luft, mittels einer auf dem Schiff 1 angeordneten Pumpe 10 durch eine Düse 9 in die Förderleitung 3 im Bereich des Förderguteintritts 6 eingeleitet wird.

Aufgrund der vorherrschenden Wasserdruckverhältnisse im Bereich des Förderguteintritts 6 fördert das eintretende Gewässerwasser, das sowohl von oben durch den Doppelmantel 7 als auch durch den Förderguteintritt 6 eintreten kann, sofern dieser frei zugänglich ist, Fördergut durch die Förderleitung 3 bis in den Aufnahmeraum 2. Der Aufnahmeraum 2 weist weitgehend nur Atmosphärenluftdruck auf, während der Fördergutaustritt 5 sich so weit unterhalb des Wasserspiegels 4 befindet, dass in diesem Bereich außerhalb des Schwimmkörpers 1 schon ein erheblicher Wasserdruck herrscht. Wenn sich der Aufnahmeraum 2 mit Fördergut füllt, wird der Schwimmkörper 1 sogar noch weiter absinken, was diesen Fördereffekt sogar noch steigert. Dieser Fördereffekt wird zusätzlich noch durch die unter hohem Druck in die Förderleitung 3 eingebrachte Luft gesteigert, da die Luft ja automatisch durch die Förderleitung 3 nach oben zum Fördergutaustritt aufsteigt. Dadurch entsteht quasi ein Mitnahmeeffekt, da die aufsteigende Luft auch Gewässerwasser und Fördergut aus dem Bereich des Förderguteintritts 6 mit nach oben zum Fördergutaustritt 5 mitnimmt. Im Bereich des Förderguteintritts 6 entsteht insgesamt somit eine Art Sogeffekt, durch den Fördergut und Gewässerwasser im Bereich des Förderguteintritts 6 in die Förderleitung eingesogen und nach oben in

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den Aufnahmeraum 2 gefördert wird.

Zur Ableitung der durch die Förderleitung 3 aufgestiegenden Luft sind im Bereich des Fördergutaustritts 5 ein oder mehrere Entlüftungsrohre 11 vorgesehen. Außerdem führen aus dem Aufnahmeraum 2 ein oder mehrere Verbindungsleitungen 1 2 in andere Räume des Schwimmkörpers 1, die dem dargestellten Aufnahmeraum 2 beispielsweise in Längsrichtung des Schwimmkörpers 1 folgen. Dadurch wird das in den Aufnahmeraum 2 geförderte Fördergut über die Verbindungsleitung 12 in andere Räume geleitet, um den Aufnahmeraum 2 weitgehend leer zu halten und auf diese Weise den Atmosphärenluftdruck im Aufnahmeraum 2 zu erhalten.

In Figur 2 ist die Förderleitung 3 und die Druckgasleitung 8 nochmals vergrößert dargestellt.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zahlreiche Varianten denkbar. So kann der Doppelmantel 7 im Bereich des Förderguteintritts 6 eine konische, sich zum Förderguteintritt 6 verjüngende Form der Außenwandung aufweisen, um auf diese Weise einen gewissen Düseneffekt in Richtung auf den Förderguteintritt 6 zu erzielen. Weiterhin können auch mehrere Druckgasleitungen 8 und/oder mehrere Düsen 9, die an verschiedenen Stellen in dieselbe Förderleitung 3 münden, zur Einleitung des Gases vorgesehen sein. Außerdem können an einem Schwimmkörper 1 auch mehrere Förderleitungen 3 angebracht sein. Der Fördergutaustritt 5 könnte auch oberhalb des Wasserspiegels 4 liegen.

Die Erfindung ermöglicht auf einfache und kostengünstige Weise, Fördergut aus der Tiefe eines Gewässers zu fördern, wobei der erforderliche Energieaufwand zum Betrieb der Fördervorrichtung, im Wesentlichen zum Einleiten des Gases unter hohem Druck, relativ gering ist verglichen mit dem zum Betrieb bekannter Saugbaggerschiffe erforderlichen Energieaufwand.

Claims

1. Vorrichtung zur Förderung von Fördergut aus der Tiefe eines Gewässers, insbesondere von Material vom Grund eines Gewässers, in einen Aufnahmeraum eines Schwimmkörpers, insbesondere eines Schiffes, über eine vom Schwimmkörper in die Tiefe des Gewässers hinabreichende Förderleitung, die einen Förderguteintritt und einen in den Aufnahmeraum mündenden Fördergutaustritt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckgasleitung vorgesehen ist zur Einleitung eines Gases unter hohem Druck in die Fördergutleitung im Bereich des Förderguteintritts.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgasleitung ausgestaltet ist zur Einleitung von Luft in die Fördergutleitung.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckpumpe vorgesehen ist zur Erzeugung des Druckes für die Einleitung des Gases in die Förderleitung.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung wenigstens im Bereich des Förderguteintritts einen in Richtung des Fördergutaustritts für das Gewässerwasser offenen Doppelmantel aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwandung des Doppelmantels in Richtung zu dem Förderguteintritt konisch verjüngt ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsleitung zwischen dem Aufnahmeraum und wenigstens einem weiteren Raum des Schwimmkörpers vorgesehen ist zur Ableitung des Förderguts aus dem Aufnahmeraum.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Förderpumpe zur Ableitung des Förderguts durch die Verbindungsleitung vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fördergutaustritt in einem unterhalb des Wasserspiegels des Gewässers liegenden Bereich des Aufnahmeraums angeordnet ist.