BE1011285A3 - Sleepkop voor een sleephopperzuiger en werkwijze voor het baggeren met behulp van deze sleepkop. - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een sleepkop voor een sleephopperzuiger die essentieel bestaat uit een op een zuigleiding aangesloten structuur met een rond een horizontale as (6) wentelbaar vizier (2) waarin een reeks tanden (10) zijn aangebracht voor het snijden van het zand, die zich haaks ten opzichte van de bewegingszin van de sleepkop uitstrekken, en een reeks straalpijpen (9) voor het injecteren van water onder hoge druk die zich evenwijdig met bedoelde tanden en voor deze tanden uitstrekken steeds wanneer men de bewegingszin van de sleepkop beschouwt, gekenmerkt doordat achter hogerbedoelde tanden (9), steeds in de bewegingszin van de sleepkop beschouwd, minstens een tweede reeks straalpijpen (12) is voorzien.

Description

"Sleepkop voor een sleephopperzuiger en werkwijze voor het baggeren met behulp van deze sleepkop”

Deze uitvinding heeft betrekking op een sleepkop voor een sleephopperzuiger die essentieel bestaat uit een op een zuigleiding aangesloten structuur met een rond een horizontale as wentelbaar vizier waarin een reeks tanden zijn aangebracht voor het opensnijden van het zand, die op een tandenbalk zijn gemonteerd die zich haaks ten opzichte van de bewegingszin van de sleepkop uitstrekt en een reeks straalpijpen voor het injecteren van water onder hoge druk die zich evenwijdig met bedoelde tandenbalk en vóór deze tanden uitstrekken steeds wanneer men de bewegingszin van de sleepkop beschouwt.

Een sleephopperzuiger bestaat uit een op een zuigleiding aangesloten structuur die aan de onderzijde open is en tijdens het baggeren over de grond gesleept wordt.

De sleepkop zelf bestaat uit twee delen: een helm, die rechtstreeks aangesloten is op de zuigleiding van het schip, en een vizier die scharnierend verbonden is met de helm door middel van een horizontale as. In het vizier zijn op een horizontale balk een reeks tanden 4 aangebracht met als doel het lossnijden van de grond. Een dergelijke balk staat bekend als tandenbalk.

Op de onderzijde van de helm, ter hoogte van de verbinding met het vizier, zijn een reeks hielslijtstukken aangebracht. Deze vonmen de hielplaat. In deze hielslijtstukken zitten een aantal spuitgaten.

Tijdens het baggeren wordt de kop over de grond verplaatst. Op deze manier steunt de helm via de hielplaat op de bodem. Doordat het vizier onafhankelijk van de helm kan bewegen, steunt deze met de zij- en/of achterwand op de bodem. Afhankelijk van de bodemhardheid zullen deze wanden min of meer in de bodem dringen. Door de zuigwerking van de baggerpomp aan de zuigbuiszijde zal tenslotte in de sleepkop een onderdruk opgebouwd worden, die ondermeer afhankelijk is van de mate van afdichting van deze kop. Hierdoor zal, samen met het water van buitenaf dat onvermijdelijk toegvoerd dient te worden, een deel zand opgezogen worden. Op deze manier baggert men zand door middel van de erosiewerking van het water.

De productie aan zand wordt tot nog toe opgevoerd door twee bijkomende elementen: a) Tanden: door de in het vizier aanwezige tanden snijdt men bij de passage van de kop over de bodem een schil grond. De op deze wijze losgesneden grond kan dan opgezogen worden.

b) Jets: in de hielslijtstukken zijn één of meerdere spuitgaten te vinden. Hierdoor wordt momenteel water gepompt met een druk van om en bij de 10 bar. Deze maken het mogelijk extra zand op te zuigen, immers:

Het te baggeren zand bestaat uit opeengestapelde korrels. Door hun eigengewicht worden deze op elkaar gedrukt Deze druk wordt tussen de korrels overgedragen door de onderlinge steunpunten, zijnde de raakpunten tussen de korrels.

Het is deze druk die ervoor zorgt dat de korrels op een bepaalde manier blijven liggen: de korrels blijven gepakt in een bepaalde evenwichtstoestand.

Wil men dit zand opzuigen, dan moet dit evenwicht verstoord worden. Dit kan men doen door het gebruiken van de jets: door het toevoeren van water onder hoge druk, kan men de onderlinge druk tussen de korrels doen verdwijnen. Hierdoor neemt men de kracht die de korrels op elkaar houdt weg, waardoor deze in beweging komen. Deze korrels zoeken naar een andere evenwichtstoestand en dit wordt fluïdiseren van het zand genoemd. Nu rest enkel nog dit zand opgezogen te worden, wat door de opgebouwde onderdruk in de sleepkop kan gebeuren.

Algemeen kan dus gezegd worden dat de jets dienen voor het losmaken van het zand en dat de zuigkracht van de baggerpomp dient voor het transport van het losgemaakte zand.

Sleephoppers die aan de hierboven gegeven uiteenzetting beantwoorden, zijn bekend.

Doel van de uitvinding is een sleepkop te ontwerpen die dank zij een aantal wijzigingen en verbeteringen een merkelijk verhoogd rendement vertoont dank zij om een grotere concentratie aan grond in het verpompte mengsel waartoe middelen worden voorzien om de waterspleet los van de snijdikte in te stellen.

Om dit conform de uitvinding mogelijk te maken, is achter hogerbedoelde tanden, steeds in de bewegingszin van de sleepkop beschouwd, minstens een tweede reeks straalpijpen voorzien.

Steeds volgens de uitvinding is hogerbedoelde tweede reeks straalpijpen onderverdeeld in straalpijpen gericht naar het inwendige van het vizier toe, meer bepaald naar hogerbedoelde tanden en in straalpijpen die verticaal of nagenoeg verticaal naar omlaag zijn gericht

Andere details en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een sleepkop volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt uitsluitend bij wijze van voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet De verwijzingsdjfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.

Figuur 1 is een schematisch gehouden zijaanzicht van de baggerkop volgens de uitvinding.

Figuur 2 is, op een grotere schaal, een perspectivische voorstelling van de baggerkop volgens de uitvinding.

Figuur 3 illustreert schematisch de werkingsdiepte van een sleepkop van het bekende type.

Figuur 4 illustreert op dezelfde wijze de mogelijke werkingsdiepte van een sleepkop volgens de uitvinding.

De sleepkop voor een sleephopperzuiger volgens de uitvinding wordt over de grond bewogen in de richting van pijl P die in figuur 1 zichtbaar is. De sleepkop volgens de uitvinding komt aan het einde van een zuigleiding 1 voor die is uitgerust met een vizier 2 bestaande o.m. uit zijwanden 3, een achterste wand 3’, een bovenplaat 4 met een boogvormig gedeelte 5 die bij de wenteling van het vizier 2 rondom zijn as 6 nauw in contact blijft met de dichtingsstrook 7 behorende tot vaste onderdelen die op de zuigleiding zijn gemonteerd. Tijdens het baggeren wordt inderdaad een onderdruk binnen het vizier onderhouden en het is dan ook een duidelijk doel van de uitvinding de zandfractie van de baggerspecie op te voeren. Doorheen de hielplaat 8 gaan een aantal straalpijpen 9 die water onder hoge druk injecteren. De vooraan aangebrachte hielplaat 8 met straalpijpen 9 worden tot nog toe courant gebruikt. Tijdens het slepen van de sleepkop over de grond zullen de geïnjecteerde jets eerst het zand loswoelen dat dan ook onmiddellijk zal worden opgezogen. Tegelijkertijd zullen de tanden 10, die achter de straalpijpen 9 voorkomen, het zand lossnijden. (In deze tekst moeten de termen “voor" en “achter" begrepen worden rekening houdend met de bewegingszin van de sleepkop). Ook deze tanden vindt men terug in de tot nog toe bestaande sleepkoppen.

Achter deze tanden 10, wordt nu ter hoogte van de waterklep 11 die het vizier aan de achterzijde afsluit een tweede reeks straalpijpen voorzien. Deze straalpijpen worden onderverdeeld in een eerste reeks straalpijpen 12 die naar de tanden 10 zijn gericht en een tweede reeks straalpijpen 12’ die verticaal of nagenoeg verticaal naar omlaag zijn gericht. De door de straalpijpen 12 geïnjecteerde jets zijn gericht naar het inwendige van het vizier toe. De straalpijpen 12’ hebben tot doel de grond ter hoogte van de achterste wand 3’ beter, d.i. dieper, te fluïdiseren.

De aanwezigheid van de straalpijpen 12 en 12’ heeft de volgende voordelen: a) Het door de tanden 10 en de straalpijpen 9 losgewerkt zand dat nog niet werd opgezogen, wordt extra gefluïdiseerd en kan dus beter opgezogen worden; b) Het snijden in meerdere trappen door straalpijpen 9 enerzijds en straalpijpen 12 en 12’ anderzijds, verhoogt de diepte waarop het zand geroerd en opgezogen wordt. Dit kan zeer duidelijk worden vastgesteld door de werkingsdiepte volgens figuur 3 te vergelijken met de werkingsdiepte volgens figuur 4.

c) Een verhoging van het rendement door de waterspleet. Daar waar vroeger een mengsel zand/water doorheen de waterspleet enkel door erosie kwam, wordt nu de concentratie van het mengsel opgevoerd door erosie en door de aanwezigheid van gefluïdiseerd zand als gevolg van de werking van de straalpijpen juist vóór de waterspleet.

De hier uiteengezette voordelen zijn het onmiddellijk gevolg van de inschakeling van de straalpijpen 12, 12’ onmiddellijk achter de tanden 10.

De verschillende straalpijpen 12, 12’ sluiten onmiddellijk aan bij een waterklep 11 die kan verplaatst worden en wel volgens een translatie die plaatsvindt in een vlak dat evenwijdig loopt met de achterste wand 3’ van het vizier. Deze waterklep 11 is uitgevoerd In de vorm van een waterkamer 13. In geval van hydraulische bediening geschiedt deze van op de brug van de sleephopperzuiger. Het in de hoogte instelbaar monteren van de waterklep verhoogt het rendement van de nieuwe sleepkop, omdat de waterspleet optimaal kan ingesteld worden in functie van de bodemgesteldheid en totaal onafhankelijk van de penetratie in de grond van het vizier.

Het rendement van de sleephopperzuiger wordt nog verbeterd door onderaan de zijwanden 3 van het vizier één of een reeks van meerdere laterale mesvormige slijtstrippen 14 aan te brengen. Deze slijtstrippen zijn voldoende dun om in het zand te dringen om de gewenste afdichting te verwezenlijken zodat de verhouding zand/water van het afgezogen mengsel nog wordt geoptimaliseerd.

Om te verhinderen dat toevoerwater langs de relatief onproductieve zijkanten van het vizier zou aangevoerd worden, moet de sleepkop op deze plaatsen goed afgesloten zijn. De zijwanden van het vizier dienen goed in de grond te dringen.

Door de aanwezigheid van dunwandige slijtstrippen 14 wordt het vizier zijdelings uitstekend afgesloten zodat het vereiste transportwater integraal achteraan via de waterspleet en de geroerde grond aangezogen wordt. Deze nieuwe schikking vormt een tweede belangrijk kenmerk van de uitvinding.

Een verdere verbetering van de sleepkop moet worden gezien in de aanwezigheid aan de achterzijde van de sleepkop van de ten opzichte van het vizier scharnierende voeten 15 waarvan het nuttig oppervlak, d.i. de basis 15’, hiervan voldoende groot is om een vaste steun op de bodem te waarborgen. Door de diepte van de voeten 15, die onderling door een plaat 17 zijn verbonden (figuur 2), te regelen, regelt men de indringing van het vizier en dus van de tanden in de grond. Dit laat toe de snijdikte van de tanden te regelen en wel onafhankelijk van de waterspleet. In een mogelijke uitvoeringsvorm zijn voeten 15, met hun verbrede basis 15’, wentelbaar rondom scharnierpunt 18 gemonteerd. De wenteling geschiedt door de hydraulische cilinder 16, met scharnierpunt 18 ten opzichte van de voeten 15 en scharnierpunt 19 ten opzichte van het vizier, te laten inwerken. Het vizier zelf wordt gelicht of neergelaten door de hydraulische cilinder 20 te laten inwerken. De cilinder 20 is vast verbonden ten opzichte van de zuigleiding 1 en is in 21 scharnierend verbonden met vaste onderdelen behorende tot de structuur van het vizier om de achterste wand 3’ hiervan te lichten of neer te laten.

In figuur 2 is één van de hydraulische cilinders, 22, die de waterklep 11 beveelt, zichtbaar is.

Door de werkdruk van de waterjets van 10 bar tot 20 bar op te drijven, kan een duidelijk betere penetratie van deze waterjets verwacht worden. Dit vormt een verder kenmerk van de uitvinding.

Door de combinatie van de verschillende hierboven uiteengezette verbeteringen aan een sleepkop van het bekende type kan een verrassende verhoging van het rendement van de nieuwe sleepkop worden verwacht.

De uitvinding is niet beperkt tot de hier beschreven uitvoeringsvorm en wijzigingen hieraan zouden kunnen worden aangebracht voor zover deze in het raam vallen van de toegevoegde conclusies.

Claims (5)

1. Sleepkop voor een sleephopperzuiger die essentieel bestaat uit een op een zuigleiding aangesloten structuur met een rond een horizontale as (6) wentelbaar vizier (2) waarin een reeks tanden (10) zijn aangebracht voor het snijden van het zand, die zich haaks ten opzichte van de bewegingszin van de sleepkop uitstrekken, en een reeks straalpijpen (9) voor het injecteren van water onder hoge druk die zich evenwijdig met bedoelde tanden en voor deze tanden uitstrekken steeds wanneer men de bewegingszin van de sleepkop beschouwt, met het kenmerk dat achter hogerbedoelde tanden (9), steeds in de bewegingszin van de sleepkop beschouwd, minstens een tweede reeks straalpijpen (12) is voorzien.

2. Sleepkop volgens conclusie 1, met het kenmerk dat hogerbedoelde tweede reeks straalpijpen (12) is gemonteerd op een waterklep (11) onder de vorm van een waterkamer (13) die hydraulisch beweegbaar is in een vlak dat zich rakend of nagenoeg rakend aan het vizier uitstrekt.

3. Sleepkop volgens conclusie 2, met het kenmerk dat hogerbedoelde tweede reeks straalpijpen (12) onderverdeeld is in straalpijpen (12) gericht naar het inwendige van het vizier toe, meer bepaald naar hogerbedoelde tanden en in straalpijpen (12') die verticaal of nagenoeg verticaal naar omlaag zijn gericht.

4. Sleepkop volgens één van de conclusies 1 - 3, met het kenmerk dat hogerbedoeld vizier (2), samen met hogerbedoelde zuigleiding (1), uitgerust is met verstelbare voeten (15) waarvan het nuttig oppervlak (15’) voldoende groot is om steun te nemen op de bodem waartoe het vizier onderaan de zijwanden 3’ met mesvormige slijtstrippen (14) is uitgerust die voldoende dun zijn om in de bodem te dringen en de gewenste zijdelingse afdichting te verzekeren.

5. Werkwijze voor het baggeren met een sleephopperzuiger uitgerust met een sleepkop volgens één van de conclusies 1 -4, met het kenmerk dat men de druk in de straalpijpen tot 20 bar opvoert.