[发明专利]用于确定装载空间中的混合物中的沉淀床的高度的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定装载空间中的混合物中的沉淀床的高度的方法，其中，混合物由沉淀床和位于沉淀床上面的混合浆组成，并且其中，该方法包括：

a)在装载空间中设置在大致竖直方向上延伸的细长共振部件，

b)测量共振部件的共振频率，

c)基于测得的共振频率计算沉淀床的高度。

本发明还涉及一种用于确定船的装载空间中的混合物中的沉淀床的高度的装置，船包括这种装载空间和装置、控制单元、计算机程序和包括这种计算机程序的数据媒介。

背景技术

确定机器的装载空间中的底层物的沉淀量对于确保尽可能高效的挖掘是非常重要的，所述装载空间例如挖泥船(如耙吸式挖泥船)的船仓(开放区或者料斗)。

该类型的耙吸式挖泥船用于维持航运通道的深度或加深航运通道，用于挖掘新航运通道并且用于抽取沙砾与碎石，例如用于基础设施项目和土地开垦。

取决于工作的类型，挖掘大不相同的物料：淤泥、粘土、细沙、粗沙、碎石、岩石以及常常它们的组合。吸入处理必须与底层物的类型匹配。填充装载空间的速度优选与挖掘的混合物的沉淀速度匹配。如果装载空间的填充过快，一部分物料将没有充足的时间进行沉淀并且该部分物料将经由溢流再次离开船舶。从成本角度看，过慢的填充不具有吸引力。因此，获悉所挖掘的水和底层物的混合物在装载空间中的沉淀有多么迅速是非常重要的。这将参考图1详细地说明。图1示出了船的装载空间的横截面。

挖掘周期开始于空的装载空间1，该装载空间在确定的时间(通常大约1至2小时)内装载。在这段时间，混合物的水平在装载空间1中上升并且一部分混合物同时沉淀。沉淀的部分被称作沙床或沉淀床5(沉淀的沙子)并且具有密度ρ_s。在沉淀的部分上面的未沉淀的混合物称作混合浆3。

如果达到了最大装载空间水平，混合浆3的顶层2经由所谓的溢流被向外输送并且装载可以继续进行另一个周期(图1中未示出该情形)。

原因在于经由溢流离开装载空间1的混合浆3的密度ρ_m在这时仍然低于装载的密度。沉淀床5的高度上升并且因此沉淀床5上面的混合浆3的密度ρ_m也上升。继续进行该处理直到经过溢流流走的混合浆3的密度ρ_m高到不能再进行有效地继续装载。

为了允许尽可能有效地进行装载过程，获悉沉淀速度是必要的：淤泥不沉淀，细沙沉淀非常慢，粗沙沉淀较为迅速，而碎石和岩石直接沉降。取决于该沉淀速度和沉淀床5的高度h_s上升的相关速度，可根据装载速度和挖掘的混合物的密度不同地控制挖掘过程，使得沉淀过程将更加有效地运行。

因此，有利的是在装载期间获悉沉淀床5的高度h_s。从现有技术已知用于确定该高度的技术。

在公开号EP 0 456629的专利文献中，描述了各种测量原理，其中，根据装载空间的高度经由放射性器件测量密度。该方法复杂、昂贵并且由于辐射危害而难以执行，并且因此它的使用也非常有限。

在公开号EP 1 783 466的专利文献中，仅在等待直到一旦装载过程停止且所有的底层物沉淀之后，后来测量沉淀床的高度h_s。该方法假设沉淀床上面的混合物包括水。因此该方法不适于在装载过程中使用，使得在装载期间装载过程不能受影响。

此外，从现有技术已知，装载空间中的混合物的混合物高度h_h例如经由超声波或雷达距离测量而从上方确定。因此，已知挖掘的混合物的高度h_h，考虑到船的纵与横以及装载空间1的形状，可以计算体积V_h。

还测量了装载空间1中的挖掘的混合物的重量。这可以利用合适的称重设施辅助完成。这可以通过测量船的深度的变化完成：附加的转移水量ΔV_w的质量等于装载空间中的重量m：m＝ΔV_w.ρ_w，其中，ρ_w是船在其中航行的水的密度。

可以根据这些数据计算出装载空间中的平均密度：ρ_h＝m/V_h。然而，不能因此而获悉混合物中的沉淀床的高度并且因此也不能确定沉淀床的高度增加的速度。

根据现有技术，已知用于确定沉淀床的高度的不同解决方案，诸如根据EP 2261612A1、US 3690180A、US 3698573A以及US 4365509A。