DE1933650C3 - Saugbaggervorrichtung - Google Patents

Description

zweiten Spülleitung und dem Strömungswiderstand in der gesamten zweiten Spülleitung ist.

Indem erfindungsgemäß die Tastpunkte in erheblichen Abständen über den Meßp;uikten angeordnet sind., wo der Druck erheblich höher ist als im Bereich der Meßpunkte, wird eir Absinken des Drucks in den Tastpunkten unter den Dampfdruck des Wassers vermieden und so eine einwandfreie, zuverlässige und genaue Druckmessung auch bei Anordnung des Differenzdruckmessers an Bord des Schiffes gewährleistet, die aus den obengenannten Gründen wegen höherer Störsicherheit bzw. einfacher, leichter Behebbarkeit von Störungen ohne längere Betriebsunterbrechungen dringend erwünscht ist. Indem auch erfindungsgemäß die Abstände zwischen den Meßpunkten und den Tastpunkten so gewählt sind, daß für die verschiedenen paarweise zugeordneten Tast- und Spülleitungen jeweils der Quotient aus dem Strömungswiderstand im oberen Teil der betreffenden Spülleitung bis zum Tastpunkt und dem Gesamtströmungswiderstand über die ganze Länge der betreffenden Spülleitung denselben Wert besitzt, werden die Messungen unabhängig von dem Pumpendruck und der Pumpenleistung.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele einer Saugbaggervorrichtung nach der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 die Saugbaggervorrichtung gemäß einer Ausführungsform und

F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Saugbaggervorrichtung.

Die Saugbasgervorrichtung der F i g. 1 umfaßt ein Schiff 10 und ein am Schiff 10 um eine Achse 11 gelenkig aufgehängtes Saugrohr 12, in dem eine unter Wasser getauchte Sandförderpumpe 13 angeordnet ist. Das Saugrohr 12 schließt sich an eine Sandförderpumpe 14 an, die die aufgesaugte Suspension von Baggergut mit Wasser durch eine Druckleitung 15 fördert.

Zum Messen des Druckes P_M , im Saugrohr 12 im Bereich eines Meßpunktes M₁ ist eine Meßvorrichtung vorgesehen. Die Meßvorrichtung weist eine Spülpumpe 16 auf, die Außenbordwasser als Spülwasser einer Hauptleitung 17 zuführt, die in einer Abzweigung 18 in zwei gesonderte, enge Spülleitungen 19 und 20 aufgezweigt ist; d^;ese Spülleitungen 19, 20 münden im Bereich des Meßpunktes M₁ im Saugrohr 12 bzw. im Bereich eines Meßpunktes M₂ im Wasser 21 über dem Niveau 46 des in der Bresche 22 vorhandenen fluidisierten Sandes. In den Spülleitungen 19 und 20 werden erste und zweite Tastpunkte T₁ bzw. T₂ so gewählt, d«ß Kammern 26 und 27 eines Differenzdruckmessers 28 angeschlossen.

Die Spülleitungen 19 und 20 besitzen außer bei den Tastpunkten T₁ und T₂ über ihre ganze Länge

konstanten Querschnitt und weisen keine scharfen Krümmungen auf, so daß die Widerstände der Spülleitungen 19 und 20 sich wie ihre Längen verhalten. Ein Stellungsanzeiger 29, d^.r einen am Saugrohr 12 befestigten Zeiger 30 und eine Anzeigeskala 31

ίο aufweist, zeigt die Stellung des Saugrohres 12 und damit die Tiefe des Meßpunktes M₁ unter dem Wasserspiegel 32 an.

Zur Ermittlung des Absolutdrucks P_M , im Meßpunkt M₁ mißt man den Differenzdruck P¹ zwischen dem DruckP_Ml und dem DrUCkPj₁₁₃, der außerhalb des Saugrohres 12 in einem auf dem gleichen Niveau wie M₁ befindlichen Punkt M₃ herrschen würde, falls zwischen M₃ und dem Wasserspiegel 32 nur Wasser vorhanden wäre.

ao Im folgenden wird erläutert, daß der Differenzdruckmesser 28 den Wert

mißt.
Dann ist

= B + 0,1

•Ρ'

Darin bedeutet

B den Barometerdruck,

k den Abstand zwischen dem Meßpunkt M₁ und der auf dem Niveau des Wasserspiegels

32 liegenden Achse 11 und c dein Winkel, den das Saugrohr 12 mit dem Wasserspiegel 32 einschließt.

Die Bezeichnungen der Wassersäulen sind F i g. 1 dargestellt.

Der Druck P^, im Meßpunkt M₁ beträgt

entsprechend P_M., = B + h₂.

Der Gesamtdruckabfall in der Spülleitung 19: (P₁, + B + h₀ + A₁) - P_Ml = P₁, + p· + A₀ da /i, = /(.,.

(P_n ist der Überdruck in den Spülleitungen 19 und 20 im Bereich der Abzweigung 18).

Der Gesamtdruckabfall in der Spülleitung 20:

Darin bedeuten

β,+6,

O₂

P₇-, - (P, + B + W₁ + A₀)

O₁ und «., die Länge der Spülleitungen 19 bzw. 20 zwischen der Abzweigung 18 einerseits und den Tastpunkten Γ1 bzw. Tl andererseits und

b_x und b., die Länge der Spülleitungen 19 bzw. 20 zwischen den Tastpunkten T₁ bzw. 7"., einerseits und den Meßpunkten M₁ und M'., andererseits.

Die Tastpunktc T₁ und T₂ sind mittels Tastleitungen 23 und 24 in Anschlußpunkten D₁ und D₂ an die zu beiden Seiten einer Membran 25 liegenden + ^bi

P₇,, = (P_n + B+ W, + h_a) - ²^(P,, + A_n)

a₃ + b.,

Pd ι ^=τ Pr ι — hj — W₁
Pa*=- Pt _s-/i„-w_ä

Aus den letzten vier Gleichungen folgt, daß der von dein Differenzdruckmesser 28 gemessene Wert

¹H,+

α¹

Das heißt, daß P₀ unabhängig von dem Niveau st, auf dem sich die Meßpunkte M₁ und M₂, die Tastpunkte T₁ und T₂, der Differenzdruckmesser 28 jnd die Abzweigung 18 befinden. Ferner ist P_n unabhängig von dem Pumpendruck P_n, dem Spülwasserdurchsatz und der Spülwassergeschwindigkeit..

Daher kann man die Hauptleitung 17 ohne weiteres an jede beliebige Wasserpumpe, beispielsweise eine schon an Bord vorhandene Abdichtungskastenpumpe, anschließen.

Der Pumpendruck P_n muß so groß sein, daß über die ganze Länge der Spülleitungen ein Druck herrscht, der größer ist als die Dampfspannung des Spülwassers. Um den Spülwasserdurchsatz zu begrenzen und doch einen großen Druckfall in den Spülleitungen 19 und 20 zu erhalten, besitzen diese einen Strömungsquerschnitt von beispielsweise nur 20 mm².

Die Ausgangsgröße des Differenzdruckmessers 28 kann über nicht dargestellte Mittel mit dem Faktor

-■i-H-i- multipliziert und mit einer drehbaren

Skalenteilung einer Anzeigevorrichtung gekuppelt werden, während ein über diese Skala schwenkender Zeiger mit dem Ausgang des Stellungsanzeigers 29 gekuppelt ist, derart, daß der Druck P^₃, bestehend aus dem Term B und den variablen Termen Zi₁ und P¹, an dieser Anzeigevorrichtung abzulesen ist. Die Saugbaggervorrichtung ermöglicht die Messung mit Hilfe des an Bord angeordneten Differenzdruckmesser 28 und der mit Wasser gefüllten Tastleitungen 23 und 24 selbst dann, wenn

p„ - 0 1 A - 0 1 A_rf

kleiner ist als der Dampfdruck des Spülwassers.

Insbesondere für den DruckP_M4 an der Saugseite der unter Wasser angeordneten Sandförderpumpe 13 (s. Fig. 2), für den mit Sicherheit gilt, daß während des Betriebs der Druck

ρ _ 0 1 A — 0 1 A

niedriger ist als die Wasserdampfspannung, ist die Messung nach dem im vorstehenden für die Meßpunkte M₃ und M₂ beschriebenen Verfahren von großer Wichtigkeit.

Zum Messen des Differenzdrucks zwischen den an beiden Seiten der Sandförderpumpe 13 herrschenden Drücken sind Spülleitungen 33 und 34 (F i g. 2) zusätzlich an die Abzweigung 18 bei der Saugbaggervorrichtung der F i g. 1 angeschlossen. Auf diesen Spülleitungen 33 und 34 sind Tastpunkte T₄ und T₅ so gewählt, beispielsweise in der Mitte, daß

r
^a5 + "s

wobei α und b wiederum die Längen der Spülleitungen oberhalb bzw. unterhalb der Tastpunkte T₁ bzw. T₅ bedeuten. Tastleitungen 35 und 36 verbinden die Tastpunkte T₄ und T₅ mit den beiden Kammern 37 und 38 zu beiden Seiten einer längs ihrem Umfang in einem Differenzdruckmesser 39 eingespannten Membran 40. Der Differenzdruckmesser 3S> mißt den Druckunterschied P 7·, — Pj_i und ist gleichzeitig als Regelorgan ausgebildet, das mittels an der Membran 40 befestigter, dichtschließend durch das Gehäuse des Differenzdruckmessers 39 hindurchgeführter Gestänge 43 und 44 einen elektrischen Schalter 41 und einen elektrischen Schalter 42 betätigt. Beim Über- und Unterschreiten eines bestimmten eingestellten Wertes von P_Ts — P_T( beis tätigt der Differenzdruckmesser 39 den Schalter 41 bzw. 42, die nicht näher angedeutete Stellglieder bzw. Stellantriebe der Saugbaggervorrichtung steuern, welche beispielsweise das Saugrohr 12 anheben oder fieren, die Brennstoffzufuhr der Pumpenmotoren ändern oder ein anderes den Saugprozeß beeinflussendes Organ der Saugbaegervorrichtune ver-

Außer den genannten reellen Meßpunkten M₁, M_s, M₄ und M₅ und einem imaginären Meßpunkt M₃ können noch reelle Meßpunkte M₆ im Saugmund 45 und übereinander angeordnete, reelle Meßpunkte M₇, M₈, M₉ in der Bresche 22 in der Nähe des Saugrohres 12 vorhanden sein, die je mit einer nicht dargestellten Spülleitung und einer nicht dargestellten Tastleitung versehen sind, wobei die Tastleitungen an einen nicht dargestellten Differenzdruckmesser angeschlossen sind. Aus dem Druckunterschied P_M4 - Pa,_B und dem Druckunterschied P_M8 - P»₉ läßt sich die Sandkonzentration in der Bresche bei diesen Meßpunkten herleiten, während der Druckunterschied Pm₉-Pm₂ eine Anzeige über das Niveau 46 des fluidisierten Sandes über dem Saugmund 45 gibt.

Alle verwendeten Differenzdruckmesser können ^räuml'^cn zusammengefaßt in ein und derselben Kammer an Bord des Schiffes 10 angeordnet werden. Ein und dieselbe Tastleitung kann dabei an mehrere Differenzdruckmesser angeschlossen sein, so daß beispielsweise der Differenzdruckmesser 28 den Druckunterschied P_{M 2} — P_{M l} und ein anderer Differenzdruckmesser den Druckunterschied P_{M 9} — Pj₁₂ mißt.

Auch ist es möglich, ein und denselben Differenzdruckmesser mit Hilfe nicht dargestellter Wählventile wechselweise an verschiedene Tastleitungspaare anzuschließen, so daß man zur Messung mehrerer Druckunterschiede mit einem Differenzdruckmesser auskommen kann.

Die Spülleitungen 19, 20, 33, 34 und die Tastleitungen 23, 24, 35, 36 bestehen hier aus Kunststoffschläuchen. Die sich unter Wasser erstreckenden Teile dieser Schläuche sind an dem Saugrohr 12 befestigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Patentansprüche- dernde Spülpumpe, einen Differenzdruckmesser, eine ' in den ersten Meßpunkt mündende, an die Spül-

1. Saugbaggervorrichtung mit einem an einem pumpe angeschlossene erste Spülleitung, eine in den Schiff aufgehängten, an eine Sandförderpumpe zweiten Meßpunkt mündende, an die Spülpumpe anangeschlossenen Saugrohr und einer Meßvor- 5 geschlossene zweite Spülleitung, eine im Bereich richtung zur Messung des Druckunterschiedes eines ersten Tastpunktes in die erste Spülleitung zwischen einem ersten Meßpunkt im Saugrohr mündende, an die eine Seite des Differenzdruck- oder in dessen Nähe und einem zweiten Meß- messers angeschlossene, mit Wasser gefüllte erste punkt, wobei die Meßvorrichtung eine Wasser Tast- oder Meßleitung und eine im Bereich eines fördernde Spülpumpe, einen Differenzdruckmes- io zweiten Tastpunktes in die zweite Spülleitung münser, eine in den ersten Meßpunkt mündende, an dende, an die andere Seite des Differenzdruckmessers die Spülpumpe angeschlossene erste Spülleitung, angeschlossene, mit Wasser gefüllte zweite Tasteine in den zweiten Meßpunkt mündende, an die oder Meßleitung aufweist.

Spülpumpe angeschlossene zweite Spülleitung, Eine Vorrichtung dieser Art ist in der deutschen eine irn Bereich eines ersten Tastpunktes in die 15 Auslegeschrift 17 59 588 vorgeschlagen. Bei dieser erste Spülleitung mündende, an die eine Seite Vorrichtung nach dem älteren Vorschlag ist ein des Differenzdruckmessers angeschlossene, mit unter Wasser angeordneter Differenzdruckmesser Wasser gefüllte erste Tast- oder Meßleitung und vorgesehen. Dies hat sich als nicht vollkommen zueine im Bereich eines zweiten Tastpunktes in die friedenstellend erwiesen, da der unter Wasser angeiweite Spülleitung mündende, an die andere 20 ordnete Differenzdruckmesser verhältnismäßig stör-Seite des Differenzdruckmessers angeschlossene, anfällig ist und die Aufspürung und etwaige Be-Biit Wasser gefüllte zweite Tast- oder Meßleitung hebung eines Defektes an dem Differenzdruckmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß schwierig und zeitaufwendig ist und jedenfalls eine der Differenzdruckmesser (28, 39) an Bord des Unterbrechung des Betriebes bedingt. Bei der üb-Schiffes (10) angeordnet ist und die Tastpunkte 25 liehen Verwendung eines elektrischen Differenz-(T₁, T₂, F i g. 1; T₄, T₅, F i g. 2) in den Spül- druckmessers bedingt die Anordnung unter Wasser leitungen (19, 20, F i g. 1; 33, 34, F i g. 2) in er- eine erhöhte Störanfälligkeit durch Kurzschlußheblichen Abständen über den den Spülleitungen gefahr in den Speiseleitungen zu dem Differenzdruckzugeordneten Meßpunkten (M₁, M₂, M₄, M₅) so messer, am Differenzdruckmesser selbst und an den angeordnet sind, daß der Quotient aus dem Strö- 30 vom Ausgang des Differenzdruckmessers zu einer an mungswiderstand in dem oberhalb des ersten Bord des Schiffes angeordneten Anzeigestelle füh-Tastpunkts (T₁, T₄) liegenden Teil der ersten renden Ausgangsleitungen. Da die Überwachung des Spülleitung (19, 33) und dem Strömungswider- Saugprozesses durch Druckmessungen eine wesentstand in der gesamten ersten Spülleitung (19, liehe Voraussetzung für eine wirtschaftliche Gestal-33) gleich dem entsprechenden Quotienten aus 35 tung des Saugprozesses ist, kommt der Erhöhung der dem Strömungswiderstand in dem oberhalb des Störsicherheit der Druckmeßvorrichtung bzw. der zweiten Tastpunkis (T₂, T₅) liegenden Teil der leichten und schnellen Behebbarkeit von Defekten zweiten Spülleitung (20, 34) und dem Strömungs- in dieser eine erhebliche Bedeutung für die Wirtwiderstand in der gesamten zweiten Spülleitung Schädlichkeit des Saugbaggerbetriebes insgesamt zu. (20, 34) ist. 40 Der Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaf-

2. Saugbag₍>ervorrichtung nach Anspruch 1, fung einer Saugbaggervorrichtung der eingangs gedadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite nannten Art zugrunde, bei welcher das Differenz-Meßpunkt (M₂) an einer Stelle außerhalb des druckmeßorgan der Druckmeßvorrichtung über Saugrohrs (12) in großer Tiefe unter dem Wasser am Baggerschiff angeordnet sein kann. Hier-Wasserspiegel (32), jedoch noch in dem über der 45 bei besteht die Schwierigkeit, daß bei Anordnung Bresche (22) stehenden Wasser (21) befindet. des Differenzdruckmessers an Bord des Schiffes der

3. Saugbaggervorrichtung nach Anspruch 1 Druck in den im Saugrohr bzw. um das Saugrohr oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei unter- herum mündenden Tastleitungen angesichts der halb des Wasserspiegels (32) angeordneter Sand- niedrigen Drücke, wie sie in dem Saugrohr und um förderpumpe (13, F i g. 2) der erste Meßpunkt 50 das Saugrohr herum infolge der Saugwirkung der (M₁, M₀, M₄) sich im Saugrohr (12) unterhalb Sandförderpumpe auftreten können, unter den der Sandförderpumpe (13) befindet. Dampfdruck des Wassers absinken kann, wodurch

4. Saugbaggervorrichtung nach einem der An- eine zuverlässige Messung unmöglich gemacht Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß würde.

mehr als zwei Meßpunkte vorgesehen sind, die 55 Um trotz dieser Schwierigkeiten die vorstehend jeweils mit einer Spülleitung (19, 20, 33, 34) und genannte Aufgabe zu lösen, ist bei einer Saugbaggermit einer Tastleitung (23, 24, 35, 36) versehen vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der und wahlweise an wenigstens einen Differenz- Erfindung vorgesehen, daß der Differenzdruckmesser druckmesser (28, 39) anschließbar sind. an Bord des Schiffes angeordnet ist und die Tast-60 punkte in den Spülleitungen in erheblichen Abständen über den den Spülleitungen zugeordneten Meß-

Die Erfindung betrifft eine Saugbaggervorrichtung punkten so angeordnet sind, daß der Quotient aus mit einem an einem Schiff aufgehängten, an eine dem Strömungswiderstand in dem oberhalb des Sandförderpumpe angeschlossenen Saugrohr und ersten Tastpunkts liegenden Teil der ersten Spüleiner Meßvorrichtung zur Messung des Druckunter- 65 leitung und dem Strömungswiderstand in der geschiedes zwischen einem ersten Meßpunkt im Saug- samten ersten Spülleitung gleich dem entsprechenden rohr oder in dessen Nähe und einem zweiten Meß- Quotienten aus dem Strömungswiderstand in dem niinkt. wobei die Meßvorrichtung eine Wasser for- oberhalb des zweiten Tastpunkts liegenden Teil der