UNDER-WATER TOOL COMPRISING A BAILING SYSTEM

Abstract: 1. Underwater tool comprising a bailing system for automatic discharge of a pressure vessel (3), in which the equipment (4) is to be operated in connection with the surrounding water, and in which the equipment (4) is maintained at a specific inside pressure related to the water depth by a gas presure buffer (8) connected to the pressure vessel (3), whereas the internal pressure protects the pressure vessel (3) and the equipment (4) from pressure differences due to deep water conditions, characterized in that, between the pressure vessel and a power supply source (1) there is only an electric and/or signal link, via which the equipment (4) can be operated, and leakage water collecting in equipment (4) or in pressure vessels (3) can be bailed out independently from the gas pressure buffer (8) without any pump and in an adequate period of time.

Description: Unterwasser-Arbeitsgerät mit einer Lenzeinrichtung Die Erfindung betrifft ein Unterwasser-Arbeitsgerät (UWAG) mit einer Lenzeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 und geht aus von den allgemein bekannten Unterwasser-Fahrzeugen, in denen Pumpen das Lenzen von eingedrungenem oder im Inneren anfallendem Wasser übernehmen. Solche Unterwasser-Fahrzeuge sind entsprechend ihrer Einsatztiefe mit dem Tiefendruck gewachsenen Druckbehältern, Dichtungen und Stopfbüchsen auszurüsten und würden deshalb für Arbeitsgeräte, die z. B. durch Taucher mitgeführt werden müssen, oder als ferngesteuerte Unterwasser-Handhabungsgeräte eingesetzt werden können sollen, unhandlich schwer, kompliziert im Aufbau und teuer. Insbesondere in Fällen, wo die Einrichtungen der UWAGS nicht absolut hermetisch dicht sein können, befriedigte auch der maschinelle und platzmässige Aufwand für Lenzpumpen nicht. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein auch für grosse Tiefen (hohe Tiefendrücke) geeignetes, leichtes und unkompliziertes UWAG zu schaffen, welches sowohl weniger Drucksicherungsaufwand braucht, als auch auf einfache Weise gelenzt werden kann. Die Lösung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 insofern erreicht, als durch ein beim UWAG vorgesehenes und relativ kleines Gasdruckpolster mit etwas mehr als der Tiefe entsprechendem Innendruck, der im UWAG vorhandene und mit entsprechenden Armaturen ausgestattete Druckbehälter auch unter einem nur etwas höheren Gasdruck gehalten wird, wie er beim Umgebungswasser vorliegt und dieser Gasdruck zum Lenzen bedarfsweise und bedarfsentsprechend lange so weit erhöht werden kann, um eventuell angefallene Leckflüssigkeit aus dem Druckbehälter lediglich per Gasdruck (also pumpenlos) nach aussen zu schieben. Damit wird nicht nur erreicht, dass der Druckbehälter nur für normalen Atmosphärendruck ausgelegt werden muss, also viel leichter sein kann, sondern auch, dass er durch den Wegfall der Lenzpumpe auch kleiner und einfacher wird, als ein auf LenzpumpeLangewie- sener Druckbehälter. Überdies ist es damit nun auch sehr viel einfacher, sich bezüglich des Lenzdruckes unterschiedlichen Umgebungswasserdrücken durch selbstwirkende Druckausgleichsventile anzupassen, als das mit den bisher üblichen Lenzpumpen möglich war. Dank des Umstandes, dass ein Gas (Luft, Stickstoff oder dergleichen) als Druckausgleichsmedium dient, entspricht auch die Energiebilanz des Betriebes des UWAGS derjenigen eines entsprechenden Uberwassereinsatzes. Neben den Kostenminderungen durch einfacheren Druckbehälter, handelsübliche Maschinen, besseren Wirkungsgrad und schnellere Beweglichkeit, schlägt es noch sehr zu Buche, dass insbesondere bei sogenannten "Waterjetting-Anlagen" nicht mehr der sonst übliche lange Druckwasserschlauch vom Schiff zum UWAG erforderlich wurde. Ein Elektrokabel ist nämlich als Energieverbindung erheblich verlustärmer zu betreiben und zudem weniger teuer und viel flexibler als ein entsprechender Tiefwasser-Schlauch wäre. Die mit dem Gasdruckpolster erreichbaren ruhigeren und vibrationsfreieren Lenzvorgänge mit dem erfindungsgemässen UWAG stellen zudem einen erheblichen Vorteil und eine Arbeitserleichterung für die das UWAG eventuell begleitenden Taucher dar. Es wird weniger sichtbehindernder Schlamm aufgewirbelt und es gibt weniger pumpenbedingte Strömungen im Bereich des UWAGS. Weitere Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche angegeben: Wenn (gemäss Anspruch 2) eine im UWAG erforderliche Wasserpumpe unmittelbar selbst als Druckbehälter dienen kann, so ergibt sich durch die Doppelnutzung von deren Gehäuse ebenfalls eine weitere erhebliche Ersparnis und Gewichtsminderung. Sogar der Aufwand für ein komplettes Energieverbindungskabel vom Überwasserschiff zum UWAG kann (gemäss Anspruch 3) völlig gespart werden, wenn sich in der Nähe des Einsatzortes ein beliebiges weiteres Gerät mit Bord-Hydraulik befindet, an welches das UWAG mittels einer Hydraulik-Verbindungsleitung zur Speisung eines Hydromotors angeschlossen werden kann. Durch die Verwendung handelsüblicher Maschinen (Motoren bzw. Pumpen), deren Gehäuse mit dem Gasdruckpolster kommuniziert, verwendet werden, lassen sich nicht nur günstigere Einkaufs- und Ersatzteil-Beschaffungsmöglichkeiten erzielen, sondern auch serienerprobte Standardgeräte einsetzen, deren Wirkungsgrade besonders optimiert sind. Wenn es möglich ist, das Gehäuse der betreffenden Maschinen unmittelbar selbst als Druckbehälter zu nutzen (gemäss Anspruch 5), ist nicht nur eine weitere Aufwandersparnis erzielbar, sondern auch die Zugänglichkeit der betreffenden Maschinen verbessert, um Regeleingriffe oder Reparaturen vornehmen zu können. Mit einer Wasserhochdruckpumpe kann eine Strahlreinigungsdüse über eine Schlauchverbindung mit einer Ventilpistole betrieben werden, wobei die Gewichts- und Volumenverminderung der Einrichtungen eine vorteilhafte Kleinbauweise und Mobilität erlauben. Bei Verwendung eines elektrischen Wassermelders zur bedarfsweisen Erhöhung des Gasdruckes im Druckbehälter (gemäss Anspruch 7) wird die Überflutungssicherheit im Druckbehälter bei minimalem Zusatzaufwand erheblich verbessert. Durch aufeinander abgestimmte aussenbeaufschlagte Druckminderventile bzw. Lenz- oder Auftauchventile wird dabei der Innendruck des Druckbehälters selbsttätig Veränderungen der Tiefenlage angepasst. Sogenannte liegende Drei-Plunger-Pumpen haben sich (gemäss Anspruch 8) für die Verwendung als Wasserhochdruckpumpen mit direkt angebautem Getriebe und Hydromotor als besonders günstig für den Gasdruckausgleich und die erfindungsgemässe Lenzvorrichtung erwiesen, weil dabei anfallendes Leckwasser zuverlässig an unzulässigem Ansteigen im Pumpen- bzw. Motorgehäuse gehindert werden kann. Die Kleinheit und die Mobilität des UWAGS erleichtert dessen Einsatz bei Kombinationen mit sogenannten Taucher-Hilfsgeräten und seine Eignung als "Baukastenteil" für komplexere Unterwasser Systeme. So lässt sich das komplette UWAG auch unmittelbar an einem Unterwasserfahrzeug, z. B. rucksackartig angedockt, betrieben. Die kleinen Abmessungen und geringen Gewichte begünstigen zudem den Einsatz des UWAGS zusammen mit einem Greiferarm, an welchem die Ventilpistole (oder ein entsprechendes Sauggerät) fernbedient bewegbar sein könnte. Damit würde auch ein ohne Taucherbegleitung durchzuführender Einsatz möglich. Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 ist eine Darstellung, die die prinzipielle Anord nung des Unterwasser-Arbeitsgerätes (UWAG)beim Ein satz als Wasserstrahl-Reinigungsgerät in Taucherbe gleitung zeigt. Fig. 2 zeigt die wichtigsten Verbindungs- und Signallei tungen zwischen Druckbehälter, Gasdruckpolster und Energieversorgungsleitung. In Fig. 1 ist das UWAG am Beispiel einer Wasserstrahl-Reinigungsanlage dargestellt. Nach wirkungsgleichem Prinzip sind auch Schlammsauger, Bodenabtragungsdüsen oder auch Wasserstrahlpumpen etc. betreibbar. Von einer vorzugsweise über Wasser plazierten Energiequelle 1, z. B. einem Generator an Bord eines Schiffes, besteht eine Energieversorgungs- und/oder Signalverbindung 2, 2A zu den in einen Druckbehälter 3 befindlichen Einrichtungen 4, die hier im wesentlichen aus einer Wasserhochdruckpumpe 5 besteht. Sofern diese Pumpe nicht über einen Elektromotor angetrieben wird, kann die Energie- und/oder Signalverbindungsleitung 2, 2A auch zunächst zur Unterwasser-Hydraulikzentrale 6 eines eventuell vorhandenen weiteren Taucherbegleitfahrzeuges geführt werden, welches in der Regel ohnehin eine eigene Bordhydraulik besitzt. Die Antriebsenergie für die Einrichtungen 4 kann von dort über die Leitung 2A als Druckmitteldruck bezogen werden, so dass es keines eigenen Kabels vom UWAG zur Energiequelle 1 bedarf. Der Druckbehälter 3 bzw. die Einrichtungen 4 in demselben, also in der Regel eine Wasserhochdruckpumpe 5 und ihr Motor 7, werden mit Hilfe eines am Druckbehälter 3 angeschlossenen Gasdruckpolsters 8 vor dem hohen Umgebungs-Wasserdruck in der Tiefe durch entsprechend erhöhten Innendruck aus dem Gasdruckpolster geschützt. Damit können Pumpen und Motore etc. für normale Gehäusedrücke ausgelegt werden, wie sie auch bei Atmosphärendruck vorkommen, weil nun der Differenzdruck zwischen dem Gasdruck im Behälter 3 bzw. in der Pumpe 5 und dem beide umgebenden Wasserdruck nun kaum höhere Belastungen als bei einem Einsatz über Wasser ergibt. So kann der als Arbeitsmittel in der Einrichtung 4 erzeugte Hochdruckwasserstrahl, z. B. an der von einem Taucher oder Handhabungsgerät geführten Ventilpistole 9 weit wirtschaftlicher hergestellt werden, als z. B. durch Fernversorgung ab Überwasserschiff. Es werden nur handelsübliche Maschinen und auch ein nur relativ kurzer Hochdruckschlauch 10 von der Pumpe 7 zur Ventilpistole 9 nötig und es brauchen keine langen, hohe Kosten und Energie- bzw. Druckverluste verursachende Wasserdruck-Verbindungsschläuche für die Anbindung an das Mutterschiff in Kauf genommen werden, sondern es reichen dort nun übliche Elektrokabel. In der Fig. 1 ist der Druckbehälter 3, welcher auch unmittelbar das Gehäuse der jeweiligen Einrichtungen 4, z. B. der Wasserhochdruckpumpe 5 oder des Motors 7 sein kann, einmal als auf einem Schlitten vom Taucher nachführbares Satelliten-Gerät eines Unterwasserfahrzeugs mit einer Hydraulikzentrale 6 und ein zweites Mal als dort rucksackartig angedocktes Zusatzelement dargestellt. Selbstverständlich ist auch eine auf Dauer konzipierte Integration in das Unterwasserfahrzeug denkbar. In Fig. 2 mündet die Energieversorgungsleitung 2A zunächst in eine Schalteinrichtung 11 beim Druckbehälter 3 der Einrichtungen 4. Sowohl die Schalteinrichtung 11 als auch der Druckbehälter 3 sind über Gasdruckleitungen 12 mit den Abschnitten 12A und 12B bzw. 12C sowie 13 mit dem Teilabschnitt 13A an einem Gasvorratsbehälter 14 angeschlossen. In dessen Ausgangsleitung 12 wird mittels zweier nach einem Absperrventil 15 in Reihe geschalteter, wasserdruckabhängiger Druckminderventile 16, 17 eine Mitteldruckstufe 12A gebildet. Von derselben zweigt eine zweite Gasdrucklei tung 13, 13A ab, deren Durchfluss durch ein magnetbetätigbares Wegeventil 18 über ein Unterwasserkabel 19 aus der Schalteinrichtung 11 steuerbar ist. Letztere empfängt ihrerseits über eine Signalleitung 20 Schaltsignale bezüglich eventuell auftretender Leckwasseransammlungen im Druckbehälter 3 mittels eines in demselben eingesetzten Fühlers 21. Bei entsprechendem Alarm wird mit dieser Einrichtung durch definierte, begrenzte Überhöhung des Behälter Innendruckes gegenüber dem Umgebungswasserdruck eventuell im Druckbehälter 3 angesammeltes Wasser automatisch über ein Lenzventil 22 wieder nach aussen geschoben und gleichzeitig mittels eines entgegengerichteten Flutventils 23 selbstregelnd dafür Sorge getragen, dass bei jeder Tiefenlage ein Druckausgleich zum Umgebungswasserdruck sich schnell einstellt. Der Druckbehälter 3 bzw. auch die darin eingesetzten Einrichtungen 4 bzw. Maschinen werden somit nur minimalen Druckdifferenzen (z. B. maximal 3 bar) ausgesetzt, können also leicht und relativ preiswert sein und mit guten Wirkungsgraden arbeiten. Das Flutventil 23 öffnet bei Unter schreitung des Systemdruckes gegenüber dem Aussendruck von z. B. 3 bar den Wasserzufluss zum Druckbehälter 3 und und schützt ihn damit durch Abbau der bestehenden Druckdifferenz auf einen gefahrlosen Wert. Das Ventil 23 ist also Absicherung des Druckbehälters 3 bzw. der unter Druck setzbaren Einrichtungen 4 gegen Störung oder Ausfall des Druckausgleichsystems. Die Wasserhochdruckpumpe 5 entnimmt der Umgebung das Wasser über einen Filter 24 und eine Ansaugleitung 25 und drückt es in einen Hochdruckschlauch 10, der z. B. in ein Spritzpistolenventil 9 mündet. Der Antrieb der Pumpe 5 erfolgt dabei über einen entweder als Elektromotor oder auch als Hydromotor ausgebildeten Unterwassermotor 7. Ein Hydromotor würde vorzugsweise von einer z. B. in einem Taucherhilfsfahrzeug befindlichen Hydraulikzentrale 6 aus mitversorgt. Da der Hydraulikzentrale 6 dabei meist noch weitere Aufgaben zufallen, ist eine günstige Mehrfachausnutzung dieser Einrichtungen gegeben. Gesteuert wird der Motor 7 über seine entsprechende Versorgungsleitung 26, die entweder über die vorerwähnte Hydraulikzentrale 6 oder (bei reiner Elektroversorgung) über die Direktversorgung aus der Energiequelle gespeist wird. Die Ein- und Ausschaltungen der Innendruckerhöhung über das Magnetventil 18 in der Mitteldruckleitung 13 und die Anpassung des Mitteldruckes kann selbstverständlich auch vom begleitenden Taucher bedarfsweise manuell vorgenommen werden, um Druckangleichungen, z. B. bei Tiefenänderungen, problemlos vornehmen zu können. In der Regel wird der Lenzdruck mit einem in der zweiten Gasdruckleitung 13 bzw. 13A eingebauten Lenzdruckminderventil 27 definiert eingestellt. Bezugszeichen 1 Energiequelle 2, 2A Energie- und Signalverbindung 3 Druckbehälter 4 Einrichtungen in 3 5 Wasserhochdruckpumpe, ggf. mit als Druckbehälter ausgebildetem Gehäuse 6 Hydraulikzentrale, ggf. in einem Unterwasserfahr zeug 7 Motor 8 Gasdruckpolster 9 Ventilpistole 10 Wasserhochdruckschlauch 11 Schalteinrichtung (Energie- und Signalverzweigung) 12, 12A, 12B, Erste Gasdruckleitung 12C 13, 13A Zweite Gasdruckleitung (Lenzdruck) 14 Gasvorratsbehälter 15 Absperrventil von 14 16 Umgebungsdruckabhängiges Druckminderventil 17 Umgebungsdruckabhängiges Druckminderventil 18 Magnetisches Wegeventil 19 Unterwasserkabel 20 Signalleitung 21 Leckwasserfühler 22 Lenzventil 23 Flutventil 24 Filter 25 Ansaugleitung 26 Versorgungsleitung für 7 27 Lenzdruckminderventil, umgebungsdruckabhängig 28 29 30

Claims: Unterwasser-Arbeitsgerät mit einer Lenzeinrichtung An s p r u c h e 1. Unterwasser-Arbeitsgerät mit einer Lenzeinrichtung zur automatischen Entleerung eines Druckbehälters (3), in welchem mit dem Umgebungswasser in Verbindung stehende Einrichtungen (4) zu betreiben sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t a) dass zwischen dem Druckbehälter (3) und einer Energie quelle (1) lediglich eine Elektro- und/oder Signalverbin dung (2) besteht, über welche die Einrichtungen (4) betreib bar sind, b) und dass durch die Einrichtungen (4) durch ein mit dem Druck behälter (3) verbundenes Gasdruckpolster (8) selbsttätig bzw. ferngesteuert auf einem vorgebbaren und wassertiefengerech ten Innendruck haltbar sind, der den Druckbehälter (3) und die Einrichtungen (4) vor tiefengemässen Druckdifferenzen schützt, c) und dass in den Einrichtungen (4) bzw. in Druckbehältern (3) sich ansammelndes Leckwasser unter ausreichend langer Frei gabe von aus dem Gasdruckpolster (8) bedarfsentsprechend er höhten Innendrücken selbsttätig und pumpenlos lenzbar ist. 2. Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einrichtungen (4) eine Wasserhochdruckpumpe (5) mit konstruktionsbedingten Leckagen aufweisen, deren Gehäuse gleichzeitig selbst der Druckbehälter (3) ist. 3. Arbeitsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einrichtungen (4) eine Verbindungsleitung (2A) mit einer ausserhalb ihres eigenen Druckbehälters (3) vorgesehenen Hydraulikzentrale (6) eines beliebigen weiteren Gerätes bzw. Unterwasserfahrzeuges haben, über welches sie hydraulisch antreibbar sind. 4. Arbeitsgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einrichtungen (4) im wesentlichen aus für Überwasserverwendung handelsüblichen Maschinen bzw. Motoren (7) und/oder Pumpen (5) bestehen, deren Gehäuse mit dem Gasdruckpolster (8) kommuniziert. 5. Arbeitsgerät nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gehäuse der Maschinen bzw. der Pumpe (5) unmittelbar selbst als Druckbehälter (3) dient. 6. Arbeitsgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wasserhochdruckpumpe (5) über eine Schlauchverbindung (10) eine Strahlreinigungsdüse speist, welche mit einer Ventilpistole (9) kombiniert ist. 7. Arbeitsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t - dass ein elektrischer Wassermelder (21) im Druckbehälter (3) vorgesehen ist, dessen Alarm über ein von der Elektro- und/ oder Signalverbindung (2) mit der Energiequelle (1) gespeis tes Unterwasser-Steuerkabel (20) zu einem Magnetwegeven til (18) eine Gasdruckerhöhungsleitung (13) zum Druckbehäl ter (3) öffnet, welcher aus einer, in einer Konstantdruck Verbindungsleitung (12) zum Druckbehälter (3) zwischen zwei von aussen druckabhängigen Druckminderventilen (16, 17) gebil deten Mitteldruckstufe (12A) abgezweigt ist, - und dass der Druckbehälter (3) sowohl über mindestens je ein Flutventil (23) und ein Auftauchventil druckgeregelt ist. 8. Arbeitsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wasserhochdruckpumpe (5) eine liegende Drei-Plunger-Pumpe mit angebautem Getriebe an sich bekannter Bauart ist, welche durch einen ebenfalls an sich bekannten Hydraulik-Konstantmotor der Axialkolben-Schrägachsenbauart antreibbar ist. 9. Arbeitsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h ne t , dass der Druckbehälter (3) bzw. die Einrichtungen (4) zur Ausrüstung eines fernsteuerbaren Unterwasser-Arbeitsgerätes mit integrierter Hydraulikzentrale (6) gehören und an demselben als bedarfsweise abnehmbarer Rucksack transportierbar sind. 10. Arbeitsgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ventilpistole (9) von einem Greiferarm eines Unterwasserfahrzeuges fernbedient bewegbar ist.

Inventors: PHILIPP, KLAUS, WIEMER, KLAUS
Applicants: ZF-HERION-SYSTEMTECHNIK GMBH
Application year: 1985
Main classification: B63C11
IPC codes: F04D13, B63C11