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Dokumentenidentifikation DE19921433C1 26.10.2000
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung von Bewuchs in Seekästen und Seewassersystemen auf Schiffen, Offshore-Plattformen etc.
Anmelder Scharf, Eva-Maria, Dr., 18059 Rostock, DE;
Sandrock, Stefan, Dr.rer.nat., 18055 Rostock, DE;
Höffer, Gunter, Dipl.-Ing., 18198 Kritzmow, DE
Erfinder Scharf, Eva-Maria, Dr., 18059 Rostock, DE;
Sandrock, Stefan, Dr.rer.nat., 18055 Rostock, DE;
Höffer, Gunter, Dipl.-Ing., 18198 Kritzmow, DE
Vertreter Rother, B., Dipl.-Ing. Pat.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 18059 Rostock
DE-Anmeldedatum 17.06.1999
DE-Aktenzeichen 19921433
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse B63B 59/04
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung auf Schiffen, Offshore-Plattformen, etc. für den Schutz von Bauteilen, wie Filter, Armaturen, Rohrleitungen, Wärmetauscher, Pumpen, Seekastenkühler u. ä., die sporadisch oder ständig in offenen Seekästen und Seewassersystemen in Berührung mit Seewasser sind, zur gezielten lokalen und kurzfristigen Überhitzung des eingeschlossenen Seewassers, um den Bewuchs an diesen Bauteilen durch Organismen und deren Larven, wie Seepocken, Muscheln und Moostieren und weiteren Bewuchsorganismen zu vermeiden.
Der angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirksames und umweltfreundliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Bewuchshemmung und -vermeidung an Bauteilen, die im Seekasten und Seewassersystemen in Berührung mit Seewasser sind, für Schiffe, Offshore-Plattformen etc. zu entwickeln.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine auf den Seekasten lokal begrenzte, kurzfristige und regelmäßig wiederholbare termische Überhitzung des eingeschlossenen Seewassers durch das Verschließen der Ein- und Auslaßschlitze des Seekastens mittels Seekastenjalousie oder an die Schiffaußenhaut angepaßte elastische Platte erreicht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung von Bewuchs in Seekästen, insbesondere Seekästenkühlern, wie sie auf Schiffen, Offshore-Plattformen, etc. zum Einsatz kommen, zum Schutz von Bauteilen, wie Filter, Armaturen, Rohrleitungen, Wärmetauscher, Pumpen, Seekastenkühler u. ä., die sporadisch oder ständig in offenen Seekästen und Seewassersystemen mit Seewasser in Berührung sind.

Der Bewuchs an Schiffen, Schiffsteilen und in Rohrleitungssystemen sowie deren Komponenten ist nicht zuletzt durch die verstärkte Gewässerverschmutzung deutlich gestiegen. Es wird international durch verschiedene Methoden versucht, diesen Bewuchs zu reduzieren bzw. zu vermeiden.

  • 1. In der DE 31 23 682 A1 wird ein bewuchssicherer metallischer Werkstoff mit Alpha-Einphasengefüge, bestehend aus einer Legierung mit 5-30 Gew.-%- Mn, mindestens einem Element, wie Sn mit bis zu 5 Gew.-% beschrieben. Der Nachteil ist, daß es sich hier um keinen Standardstahl im Schiffbau handelt und somit zur erheblichen Verteuerung des Schiffes führt.
  • 2. Ein ähnlicher Ansatz wird nach Patent DE 36 28 150 A1 gewählt, indem ein haftendes Blech, ausgeführt als CuNi- Legierungsplatte, mit einer Grundierung versehen wird, so daß eine selbsklebende Adhäsionsschicht gebildet wird. CuNi- Legierungen sind erheblich teurere Werkstoffe als Stahl.
  • 3. Die Außenhaut von Seeschiffen wird derzeit durch selbstpolierende Antifouling-Anstrichsysteme vor Bewuchs geschützt. In dieser Verfahrensgruppe werden beispielsweise bewuchsabweisende oder fraßhemmende Schutzschichten durch Plasmapolymerisation gemäß DE 35 22 817 A1 ausgebildet oder nach DE 27 56 495 A1 wird ein Silikonkautschuk auf metallische Oberflächen gebracht. Als nachteilig wird hier die Kontaminierung des Seewassers mit chemischen Substanzen angesehen.
  • 4. Kathodenschutzanlagen, bei denen Cu-Ionen aus Opferanoden infolge eines elektochemischen Potentials herausgelöst werden, stellen eine weitere jedoch sehr kostenintensive und toxische Methode zur Bewuchsverhinderung dar.
  • 5. Gemäß DE 41 09 197 A1 wird an einen speziellen Antifoulingschutzanstrich eine in Polarität und Stärke variable Spannung angelegt, die zur Ausbildung einer dünnen bewuchshemmenden Wasserschicht mit wechselnden pH-Werten führen soll. Der erforderliche mehrschichtige Farbaufbau ist an glatten Flächen besser zu applizieren als an Kühlsystemen und daher eher für großflächige Schiffsaußenwände geeignet.
  • 6. In der US-Patentschrift 3 309 167 wird ein Verfahren zur Bewuchsverhinderung beschrieben, bei dem die bewuchsverhindernde Wirkung einer regelmäßig zu wiederholenden Temperaturerhöhung genutzt wird. Im Unterschied zu der u. a. Erfindung, die auf die Erwärmung des eingeschlossenen Wassers in zeitweise geschlossenen Kreisläufen durch Motorwärme abzielt, wird im genannten US-Patent die nach außen angrenzende, zu schützende Oberfläche direkt von einem elektrisch betriebenen Heizelement erwärmt, was einen zusätzlichen Energieaufwand erfordert.
  • 7. Das US-Patent 3 650 677 betrifft ein Verfahren für Seekästen zur zeitweiligen Überschichtung der Innenwände durch Zugabe pflanzlicher Öle und Fette, insbesondere während der Winterpause, um Zerstörungen durch Eisbildung zu verhindern und Korrosion zu unterbinden. Die in der Patentschrift genannten höheren Temperaturen beziehen sich auf die Erwärmung der Öle und Fette für das Versprühen im Seekasten bzw. auf deren Entfernung am Ende der Winterpause. Ein Bezug zur Verhinderung von Bewuchs ist nicht erkennbar. Bewuchs setzt sich gewöhlich nicht im Winter bei Gefahr von Eisbildung, sondern im späten Frühjahr bei Temperaturen ab 10°C an.

Der angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirksames und umweltfreundliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Bewuchshemmung und -vermeidung an mit Seewasser in Kontakt tretenden Oberflächen von Rohrleitungen, Filtern, Wärmetauschern, Armaturen, Pumpen, Seekastenkühlern, die in Seekästen sporadisch oder ständig in Berührung mit Seewasser sind, zu entwickeln, die einfach und mit geringen Kosten zu benutzen und zu installieren sind, sich durch Wartungs- und Bedienerfreundlichkeit auszeichnen, nur geringe Betriebskosten verursachen und einen Bewuchsschutz ohne die Verwendung von Giftstoffen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen 1 bis 10 aufgeführten Merkmale gelöst.

Seekastenkühler für Motorenkühlwasser werden mit einem Antifoulinganstrich versehen, der jedoch nur kurzzeitig Bewuchsschutz bietet. Speziell die sogenannten Niedrigtemperatur-Seekastenkühler mit ca. 45°C Motorkühlwassereintrittstemperatur bieten den Larven der Seepocken, Muscheln u. ä. ideale Wachstumsbedingungen, so dass die Kühler schon nach kurzer Zeit durch Bewuchs in ihrer Kühlleistung extrem eingeschränkt sein können und aus Sicherheitsgründen mit einer Flächenreserve > 30% ausgelegt werden.

Hochtemperatur-Seekastenkühler mit Motorkühlwassereintritt von ca. 75-90°C werden demgegenüber nicht oder kaum von den Bewuchsorganismen besiedelt. Untersuchungen haben gezeigt, daß der Bewuchs einerseits durch das Wirken sehr großer Scherkräfte infolge hoher Strömungsgeschwindigkeiten oder durch eine örtlich und zeitlich begrenzte, jedoch in regelmäßigen Abständen zu wiederholende kurzfristige Überhitzung dauerhaft verhindert werden kann. Hierbei ist Voraussetzung für die ökonomische Realisierung einer zeitweisen Überhitzung des Wassers eine weitgehende Trennung des zu erhitzenden Wassers vom Umgebungswasser.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch die Bewuchsverhinderung am Seekastenkühler dieser durch die Reduzierung der Kühlfläche größere Kühlleistungen bei gleicher Baugröße übertragen kann bzw. Seekastenkühler bei vergleichbarer Leistung um ca. 20% kleiner bauen und somit leichter in den oftmals sehr kleinen Seekästen plaziert werden können. Die minimierte Baugröße und der wieder mögliche Einsatz von normalem Stahl für das Rohrbündel sorgen für eine deutliche Kostenreduzierung beim Seekastenkühler selbst. So kann auf eventuell vorgesehene Reservekühler verzichtet werden. Die zum Aufheizen des eingeschlossenen Seewassers notwendige Energie wird durch das Hochtemperaturkühlwasser des Hauptmotors bzw. des Dieselgeneratorkühlwassers aufgebracht.

Der komplette Seekasten mit allen Einbauten wird mit demselben Beschichtungssystem konserviert, so dass die aufwendige Beschichtung des CuNi10 Fe-Rohrbündels und die damit verbundenen Probleme der elektrolytischen Korrosion nach Beschädigung der Beschichtung des Rohrbündels entfallen.

Ein gewollter Nebeneffekt ist weiter die Möglichkeit der Demontage des Seekastenkühlers im Schadensfall oder zur Besichtigung ohne Dockung des Schiffes durch den Verschluss der vorgesehenen Ein- und Auslassschlitze. Abschließend ist noch die prinzipielle Nachrüstbarkeit dieses Verschlussmechanismus auch für bereits fahrende Schiffe zu erwähnen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Prinzipieller Aufbau eines Seekastens mit verschließbaren Ein- und Auslassschlitzen

Fig. 2: Seekasten mit verschlossenen Auslassschlitzen

Fig. 3: Seekastenjalousie zum Verschluss der Einlassschlitze

Fig. 4: wie Fig. 1, Kombikühler, Niedrigtemperatur- Seekastekühler mit integriertem Hochtemperatur-Seekastenkühler

Fig. 5: Schema eines Hochtemperatur- und Niedrigtemperatur- Kreises mit zusätzlichem externem Wärmetauscher

Fig. 6: Abrollbare elastische Platte zum Verschluss der Ein- und Auslassschlitze

Für die örtlich begrenzte Aufheizung des Seewassers in einem geschlossenen Seekasten 1 wird das Hochtemperaturkühlwasser des Hauptmotors 13 oder alternativ das Zylinderkühlwasser der Dieselgeneratoren, das mittels Umschaltarmaturen auf den Niedrigtemperaturkühlwasserkreislauf mit dem Seekastenkühler 2 geschaltet wird, genutzt. Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Seekastens 1 mit Niedrigtemperatur-Seekastenkühler 2, einer Seekastenjalousie 4 mit Jalousienkasten 12 zur Absperrung der Auslassschlitze 3. Analog erfolgt die Absperrung der Einlassschlitze 8. Weitere Einbauten sind Entlüftung 5, Spülanschluss 6, Zinkanode 7.

Im Normalbetrieb (Seebetrieb) zirkuliert das Niedrigtemperatur-Motorkühlwasser mit ca. 45°C durch den Niedrigtemperatur-Seekastenkühler 2 und das Seewasser strömt mit max. 32°C durch die Einlassschlitze 8 in den Seekasten 1 hinein. Dieses Seewasser kühlt das Motorkühlwasser über den Niedrigtemperatur-Seekastenkühler 2 auf minimal 36°C ab und verläßt den Seekasten 1 über die Auslassschlitze 3. Mit dem Seewasser gelangen permanent die Larven der Bewuchsorganismen in den Seekasten 1, die sich dann während der Revierfahrten, Hafen- und Reedeliegezeiten bei geringer Strömung im Seekasten 1 und seinen Einbauten anlagern. Im Seekasten 1 werden jetzt erfindungsgemäss die Einlass- und Auslassschlitze 8; 3 durch die Seekastenjalousie 4 geschlossen.

Fig. 2 zeigt am Beispiel der Absperrung für die Auslassschlitze 3 den Aufbau der Seekastenjalousie 4, bestehend aus dem Antrieb 10, dem Jalousienkasten 12 und den Lamellen. Die Führungsschiene 11 ist auf der Innenseite der Außenhaut des Seekastens 1 montiert, mit den notwendigen Aussteifungen und bei Bedarf mit einer umlaufenden Dichtung versehen, um die Wasserdichtigkeit zu erreichen. Über die Entlüftung 5 erfolgt der Druckausgleich bei durch die Seekastenjalousie 4 verschlossenen Ein- und Auslassschlitzen 8; 3.

Fig. 3 zeigt die Anordnung vom Niedrigtemperatur-Seekastenkühler 2 über den Einlassschlitzen 8 und die Seekastenjalousie 4 zum Verschluss der Ein- und Auslassschlitze 8; 3.

Fig. 4 stellt eine Möglichkeit der direkten Aufheizung des Seekastens 1 über das in den sogenannten Kombi-Kühler integrierte Hochtemperatur-Rohrbündel 9 des Hochtemperaturkreises oder des Kühlwasserkreises der Dieselgeneratoren mit mindestens 70°C Eintrittstemperatur dar. Der prinzipielle Aufbau erfolgt gemäß Fig. 1. Die lokale und zeitlich begrenzte kurzfristige Überhitzung bei geschlossenen Ein- und Auslassschlitzen 8; 3 übernimmt hier das integrierte Hochtemperatur-Rohrbündel 9 in der gleichen Weise, wie nachfolgend unter Fig. 5 beschrieben.

Fig. 5 zeigt das R & I-Schema für einen Motor mit separatem Hochtemperatur- und Niedrigtemperatur-Kühlwasserkreis. Das Hochtemperatur-Motorkühlwasser wird über den Plattenwärmetauscher 14 im Normalbetrieb durch das Niedrigtemperatur- Kühlwasser zurückgekühlt, welches seinerseits wiederum seine aufgenommene Wärmemenge über den Niedrigtemperatur-Seekastenkühler 2 an das Seewasser bei geöffneten Ein- und Auslassschlitzen 8; 3 abführt.

Im Hafen oder auf Reede wird nach Abschaltung des Hauptmotors 13 mit dem Überhitzungsbetrieb für den Nierdigtemperatur-Seekastenkühler 2 auf die zur Abtötung der Bewuchsorganismen notwendigen minimal 60°C begonnen. Der By-Pass des Temperaturregelventils 16 wird vollständig geschlossen. So heizt das Hochtemperatur-Kühlwasser über den Plattenwärmetauscher 14 das Niedrigtemperatur-Kühlwasser auf. Das im Seekasten 1 befindliche Seewasser wird durch das im geschlossenen Kreislauf zirkulierende Niedrigtemperatur-Kühlwasser auf mindestens 60°C über den Niedrigtemperatur-Seekastenkühler 2 kurzfristig für eine bestimmte Dauer lokal überhitzt, so dass die Bewuchsorganismen abgetötet werden.

Nach Öffnen der Ein- und Auslassschlitze 8; 3 erfolgt bei Bedarf über den Spülanschluss 5 ein kurzzeitiges Spülen des Seekastens 1, und der Niedigtemperaur-Seekastenkühler 2 wird durch die Durchführung der o. g. Maßnahmen in umgekehrter Reihenfolge wieder in den Normalbetrieb zurückgeführt.

Fig. 5 zeigt weiterhin einen Vorschlag, wie durch einen zusätzlich in den Niedrigtemperatur-Kreislauf integrierten und durch Dampf, Thermalöl oder Elektroenergie beheizten Wärmetauscher 15 die Aufheizzeit verkürzt werden kann.

Fig. 6 stellt eine verschiebbare, an die Außenhautkontur des Schiffes anpassungsfähige elastische Platte 17 als wasserdichte Verschlußvorrichtung für die Ein- und Auslassschlitze 8; 3 dar. Der von außen auf die Platte 17 wirkende statische Druck preßt die Platte 17 an die in diesem Bereich des Seekastens 1 als Doppelhülle 18 ausgeführte Außenhaut.

In ähnlicher Weise, wie am Beispiel des Seekastenkühlers 1 erläutert, kann das gesamte Seewassersystem an Bord von Schiffen, Offshore-Plattformen etc. vor dem Bewuchs durch Organismen und deren Larven durch abschnittsweise kurzfristige Überhitzung geschützt werden. Bezugszeichenliste 1 Seekasten

2 Niedrigtemperatur-Seekastenkühler

3 Auslassschlitze

4 Seekastenjalousie

5 Entlüftung

6 Spülanschluss

7 Zinkanode

8 Einlassschlitze

9 integriertes Hochtemperatur-Rohrbündel

10 Jalousienantrieb

11 Führungsschiene

12 Jalousienkasten

13 Hauptmotor

14 Plattenwärmetauscher

15 Zusätzlicher Wärmetauscher

16 Temperaturregelventil

17 verschiebbare, elastische Platte

18 Doppelhülle


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Vermeidung von Bewuchs durch Seepocken, Muscheln und weiterer Bewuchsorganismen an Bauteilen in Seekästen, insbesondere Seekastenkühlern, wie sie auf Schiffen und Offshore-Plattformen zum Einsatz kommen, wobei zur Abtötung von Bewuchsorganismen eine auf den Seekasten lokal begrenzte, kurzfristige und regelmäßig wiederholbare thermische Überhitzung des eingeschlossenen Seewassers stattfindet, welche mittels einer Umschalteinrichtung im Kühlwassersystem das Hochtemperatur-Motorkühlwasser direkt auf den Niedrigtemperatur-Seekastenkühler (2) geschaltet und damit das Seewasser im Seekasten überhitzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels integrierter Meß- und Regelsysteme sowie Stelleinrichtungen die lokale kurzfristige Überhitzung regelmäßig selbsttätig durchgeführt und automatisch überwacht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Spülanschluss (6) eine Spülung der abgesperrten Einbauten mit Frischwasser vor oder nach Beendigung der lokalen Überhitzung möglich ist.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Seekasten (1) mit Aus- (3) und Einlassschlitzen (8) versehen ist, die in der Außenhaut des Schiffes angeordnet sind und durch Verschlüsse (4) einzeln oder gemeinsam mechanisch verschließbar sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluss (4) eine Jalousie (4) ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (4) eine elastische, verschiebbare Platte (17) ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (4) von einem einzelnen oder gemeinsamen Antrieb (10) bewegt wird.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (4) mit speziellen bewuchs- und reibungsmindernden Materialien, insbesondere Teflon, beschichtet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur schnellen lokalen Aufheizung des eingeschlossenen Seewassers ein zusätzliches integriertes Hochtemperatur- Rohrbündel (9)des Hochtemperatur-Kreises des Hauptmotors (13) im Seekastenkühler (1) vorgesehen ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Seekasten (1) zusätzliche spezielle Hilfsvorrichtungen, insbesondere Dampfverteilerlanzen, eingebaut sind.






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