EVERTZ, Egon (Vorländerstrasse 23, Solingen, 42659, DE)
| Vorrichtung zum Absaugen von Flüssigkeiten und/oder Suspensionen unterhalb einer Wasseroberfläche (12) mit einer endseitig angeordneten Glocke (2) und einem hieran angeordneten Absaugrohr (3), g e k e n n z e i c h n e t d u r c h mindestens eine Pressluftzufuhr (4', 4", 4"'), die im unteren Bereich der Vorrichtung in das Saugrohr (3) oder in die Glocke (2) mündet. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pressluftzufuhr {4' , 4", 4"') ein Schlauch ist, der ein düsenförmiges Endstück (5) besitzt, dass so in die Vorrichtung mündet, dass die Pressluft nach oben gerichtet in die Vorrichtung gepresst wird. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass endseitig der Pressluftzufuhr (4) mehrere düsenförmige Endstücke (21 ) angeordnet sind, die in radialer Richtung der Vorrichtung beabstandet in diese einmünden. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mehrere Pressluftzuführungen (4', 4", 4"'), die in axialer Richtung des Saugrohrs (3) beabstandet einmünden. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressluftzuführungen (4', 4", 4"') in im Wesentlichen äquidistanten Abständen (A) entlang der gesamten Länge und in axialer Richtung des Saugrohres (3) einmünden. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressluftzuführungen (4', 4", 4"') in Abhängigkeit von der Tiefe, in der sie in das Saugrohr (3) münden, ansteuerbar sind, so dass die Pressluftzufuhr sukzessiv von oben nach unten beaufschlagbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Glocke (2) trichterförmig, kegelstumpfformig oder pyramiden- stumpfförmig ausgebildet ist. Verfahren zum Absaugen von Flüssigkeiten und/oder Suspensionen unterhalb der Wasseroberfläche mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit mehreren Pressluftzuführungen (4', 4", 4"'), die in axialer Richtung des Saugrohres (3) beabstandet einmünden, dadurch geken nzeic h net, dass die Pressluftzuführungen (4', 4", 4"') sukzessiv von oben nach unten mit Pressluft (6) beaufschlagt werden. |
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Absaugen von Flüssigkeiten und/oder Suspensionen unterhalb einer Wasseroberfläche mit einer endseitig angeordneten Glocke und einem hieran angeordneten Absaugrohr.
In der jüngsten Vergangenheit hat die Havarie der Bohrinsel„Deepwater Horizon" im Golf von Mexiko Schlagzeilen gemacht. Die Problematik einer solchen Havarie liegt insbesondere in den immensen Ölmengen, die in die betroffenen Gewässer ausströmen, wo sie oberhalb, aber auch unterhalb der Wasseroberfläche erhebliche Schäden der Flora und Fauna verursachen. Dabei bildet das Öl ausgedehnte Teppiche, die sich teilweise über etliche Kilometer Länge erstrecken können. In Küstennähe lagert sich das Öl an Korallen oder anderen küstenbildenden Formationen an, wo bereits jetzt die Zerstörung der Tier- und Pflanzenwelt zu erkennen ist.
Derzeit mangelt es immer noch an einer Technik, mit der möglichst rasch eine große Menge von Öl, anderer schädlicher Suspensionen oder Gemische dem Wasser entzogen werden können. Insbesondere bei einer Ölquelle in großen Tiefen bereitet das Absaugen des ausströmenden Öls große Probleme, da erhebliche Druckunterschiede überwunden werden müssen und die aufbringbare Saugkraft von der Oberfläche aus an physikalische Grenzen stößt. Demgegenüber ist es aus technischen Gründen erheblich einfacher hohe Drücke zu erzeugen, die ohne Probleme höher sein können als der in tiefen Meeresregionen herrschende Druck.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit der schädliche Flüssigkeiten, Suspensionen oder andere Gemische unterhalb der Wasseroberfläche abgesaugt und damit dem Gewässer entnommen werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. Die Vorrichtung besitzt erfindungsgemäß mindestens eine Pressluftzufuhr, die im unteren Bereich der Vorrichtung in das Saugrohr oder in die
BESTÄTIGUNGSKOPIE Glocke mündet. In dem Saugrohr steigt die einströmende Pressluft nach oben auf, wodurch eine Sogwirkung entsteht, aufgrund der das Öl bzw. das abzusaugende Flüssigkeitsgemisch (als Emulsion oder Suspension) nach oben transportiert wird. Hiermit können in kurzer Zeit große Mengen an Flüssigkeit, Emulsionen oder Suspensionen, wie beispielsweise Öl oder andere Chemikalien, dem Wasser entzogen werden. Zudem ergibt sich aufgrund der sehr turbulenten und damit schnellen Strömung innerhalb des Saugrohrs nicht das Problem, dass sich beim Absaugen in großen Tiefen Eiskristalle in der Vorrichtung bilden, die das Absaugen wirksam verhindern, wie es beispielsweise bei Absaugversuchen im Rahmen der oben genannten Havarie in einer Tiefe von ca. 1.500 m passiert ist. Die Vorrichtung ist insbesondere auch in flachen und küstennahen Gewässern sowie in Tiefseebereichen einsetzbar.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind im Folgenden wie in den Unteransprüchen beschrieben.
Nach einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Press luftzufuhr ein Schlauch ist, der ein düsenförmiges Endstück besitzt, dass so in die Vorrichtung mündet, dass die Pressluft nach oben gerichtet in die Vorrichtung gepresst wird. Die Strömungswirkung entsteht dadurch, dass die eingeblasene Luft innerhalb des Rohres nach oben steigt. Dabei ist der Fördereffekt umso größer, je schneller die Luft nach oben steigt. Somit wird durch die bevorzugte Ausbildung eine größere Sogwirkung erzielt.
Um die Sogwirkung noch weiter zu erhöhen, ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Pressluftzufuhr mehrere düsenförmige Endstücke aufweist, die in radialer Richtung in die Vorrichtung beabstandet einmünden. Mit einer derartigen Ringdüse wird nicht nur die Sogwirkung verstärkt, sondern es entsteht zudem eine Strömung, innerhalb der sich keine Eiskristalle bilden und die das Verklumpen des Öls in der Saugleitung wirksam verhindert. Vorzugsweise sind mehrere Pressluftzuführungen vorgesehen, die in axialer Richtung entlang des Saugrohrs beabstandet einmünden, was zu einer gleichmäßigen Sogwtrkung entlang des Saugrohrs führt. Je nach Tiefe der abzusaugenden Flüssigkeit ist die Anzahl der Press luftzuführungen anzupassen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung münden die Pressluftzuführungen in im Wesentlichen äquidistanten Abständen, beispielsweise von 50 m bis 100 m, entlang der gesamten Länge und in axialer Richtung des Saugrohres ein. Die gewählten Abstände hängen im Wesentlichen von der Wassertiefe, aus der die Absaugung stattfinden soll, und von der zur Verfügung stehenden Anzahl von Kompressoren ab.
Zwar wird die größte Sogwirkung durch die Pressluftzuführungen verursacht, die im unteren Bereich des Saugrohres einmünden, allerdings wird durch die besondere Ausbildung ein schnelles und auch zuverlässiges Anfahren der Vorrichtung auch in großen Tiefen ermöglicht. Die Sogwirkung entsteht nämlich durch die in dem Saugrohr aufsteigende Pressluft. Hierzu muss der hydrostatische Druck zunächst überwunden werden, bevor die Pressluft in das Saugrohr gelangt. Durch die bevorzugte äquidistante Anordnung können die Pressluftzuführungen in Abhängigkeit von der Tiefe, in der sie in das Saugrohr einmünden, angesteuert werden, so dass erfindungsgemäß die Pressluftzuführungen sukzessive von oben nach unten mit Pressluft beaufschlagt werden können. Bei der obersten Pressluftzufuhr herrscht aufgrund der vergleichsweise geringen Tiefe ein geringerer hydrostatischer Druck, der der Pressluftzufuhr entgegensteht. Sobald Pressluft durch die oberste Pressluftzufuhr in das Saugrohr geleitet wird, entsteht bereits eine vergleichsweise geringe Sogwirkung entlang des gesamten Saugrohres. Hierdurch reduziert sich allerdings gleichzeitig der hydrostatische Druck an den übrigen Pressluftzuführungen, so dass bei sukzessivem Beaufschlagen der Pressluftzuführungen der an den Pressluftzuführungen herrschende hydrostatische Druck verringert werden kann, der der Pressluftzufuhr entgegenwirkt. Hierdurch wird sogar in großen Tiefen eine hinreichende Versorgung mit Pressluft ermöglicht.
Wie bereits erwähnt, muss der angelegte Pressluftdruck höher als der hydrostatische Druck sein, der in der Wassertiefe herrscht, wo die Pressluft eingelassen wird, vor- zugsweise ist der Pressluftdruck 10 5 bis 3 x 10 5 Pa höher als der jeweilige hydrostatische Druck. Die Abstände der Pressluftzuführungen können auch ungleich sein, beispielsweise kann die erste Pressluftzufuhr in 25 m, die zweite in 50 m, die Dritte in 100 m, die vierte in 500 m, die Fünfte in 1.000 m Wassertiefe und gegebenenfalls jede weitere in einem Abstand von 1.000 m zur vorhergehenden Pressluftzufuhr angeordnet sind. Die Differenz zwischen dem hydrostatischen Druck und dem am selben Ort aufgebrauchten Pressluftdruck ist entweder gleich groß oder nimmt mit wachsender Wassertiefe ab, womit eine Erhöhung der Sogwirkung in Richtung zur Wasseroberfläche erreichbar ist. Die einzelnen Ventile in jeder Pressluftzufuhr sind über eine Steuerung zu öffnen und zu schließen. Beim Anfahren der Vorrichtung wird zunächst die erste Pressluftzufuhr in der geringsten Wassertiefe geöffnet und ein Pressluftdruck eingestellt, der allmählich bis zum in der Wassertiefe vorgesehenen Maximalwert gesteigert wird, der 3 x 10 5 Pa über dem hydrostatischen Druck liegt. Hiernach wird die zweite Pressluftzufuhr geöffnet und bis zu dem gewünschten Maximalwert gesteigert, was sukzessive bis zu letzten, an der tiefsten Stelle im Saugrohr angeordneten Pressluftzufuhr wiederholt wird.
Anstelle von Pressluft kann alternativ oder zusätzlich auch ein anderes Fluid oder Fluidgemisch verwendet werden, das gegebenenfalls chemische Zusätze enthält, die abzuforderndes Öl binden lassen.
Die Glocke ist vorzugsweise trichterförmig, kegelstumpfförmig oder pyramiden- stumpfförmig ausgebildet. Eine derartige Glocke lässt sich leicht herstellen und ist somit schnell verfügbar. Vorzugsweise besteht die Vorrichtung aus Eisen, Stahl oder zumindest teilweise aus Stahlbeton, der zudem relativ kostengünstig ist.
Im Folgenden wird ein konkretes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1a, b: je eine schematische Darstellung einer Absaugvorrichtung,
Fig. 2a: ein Saugrohr mit mehreren Endstücken in einer Seitenansicht und Fig. 2b: eine Querschnittsansicht eines Saugrohrs mit 8 einmündenden Endstücken.
Die im Einsatz unterhalb einer Wasseroberfläche 12 angeordnete Absaugvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einer trichterförmigen Glocke 2, einem Saugrohr 3 sowie den Pressluftzuführungen 4', 4", 4"' die axial beabstandet im unteren Bereich der Absaugvorrichtung 1 in das Saugrohr 3 einmünden. Dabei sind endseitig der Pressluftzuführungen 4', 4", 4"' düsenförmige Endstücke 5', 5", 5"' vorgesehen, die derart in die Absaugvorrichtung 1 münden, dass die Pressluft 6 bereits nach oben gerichtet (Pfeil 7) in die Absaugvorrichtung 1 eingepresst wird. Hierdurch entsteht eine Sogwirkung, die die Flüssigkeiten und die Suspensionen entlang der Pfeile 8 an der Unterseite der Absaugvorrichtung 1 einsaugt. Am oberen Ende der Absaugvorrichtung mündet das Absaugrohr in den Rumpf eines Schiffes 9 (Pfeil 10), so dass die Flüssigkeiten, Emulsionen und Suspensionen hiermit abtransportiert werden können. Schließlich ist am unteren Ende der Glocke 2 eine Kameravorrichtung 11 vorgesehen, über die letzten Endes die Bewegung der Glocke gesteuert werden kann, so dass die entsprechenden Unterwasserbereiche gezielt abgesaugt werden können.
Fig. 1 b zeigt eine Ausführungsform, bei der drei Pressluftzuführungen 4', 4", 4"' angeordnet sind, die in äquidistanten Abständen A in das Saugrohr 3 münden. Um auch in großen Tiefen Pressluft 6 in das Saugrohr 3 leiten zu können, wo in 2.000 m Tiefe ein Druck von ca. 200 x 10 5 Pascal (entspricht 200bar) herrscht, wird sukzessive zunächst die Pressluftzuführung 4' und hiernach die Pressluftzuführung 4" und 4"' beaufschlagt. Durch den stetig stärker werdenden Sog verringert sich der hydrostatische Druck, so dass auch Pressluftzuführungen 4', 4", 4"' in großen Tiefen beaufschlagt werden können.
Nach einer weiteren konkreten Ausgestaltung der Absaugvorrichtung 1 sind an den Pressluftzuführungen 4', 4", 4"' mehrere düsenförmige Endstücke 21 ringförmig angeordnet, und bilden somit die in Fig. 2 a und b dargestellte Ringdüse 22. Hier- durch entsteht die bereits beschriebene starke Strömung, die ein Gefrieren oder Verklumpen der abgesaugten Gase und Flüssigkeiten bzw. des abgesaugten Öls verhindert. Wie insbesondre der Fig. 2b zu entnehmen ist, sind die düsenförmigen Endstücke 21 äquiangular beabstandet angeordnet.