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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zerkleinern und Abführen von Erdschichten, insbesondere unter Wasser, mit einer Saugpumpe mit einem umlaufenden Rotor mit Zerkleinerungsorganen und mit einem Gehäuse mit wenigstens einer an der Unterseite offenen Kammer, wobei der Rotor mit den Zerkleinerungsorganen um eine im wesentlichen rechtwinkelig zur durch die Unterkante der Kammer gehenden Ebene verlaufende Achse verdrehbar angeordnet ist und die Kammer ausströmseitig an die Pumpe angeschlossen ist.
Es ist ein Schwimmsaugbagger dieser Art bekannt (DE-PS Nr. 692832), der ein Schaufelrad besitzt, das an seinem Umfang mit Eimern versehen ist, die nach dem Schaufelradinnern zu durch Schurrenbleche verlängert sind. Abgesehen davon, dass sich hier ein hoher technischer Aufwand ergibt, ist die Zerkleinerungswirkung gering.
Es ist ferner eine Vorrichtung bekannt (DE-AS 1298941), bei der ein Saugkopf vorgesehen ist, der aus einer Saugpumpe besteht, die vor der Saugöffnung ein umlaufendes Schneidwerkzeug aufweist.
Schneidwerkzeug und Saugpumpe werden von einem Hydromotor angetrieben. Diese Vorrichtung besitzt den Nachteil, dass zwischen der Saugöffnung der Pumpe und der zu bearbeitenden Erdschicht zwangsläufig ein grosser Abstand vorhanden ist. Daher muss die Pumpe extrem stark ausgebildet sein, wobei dennoch verhältnismässig viel zerkleinerte Erde nicht in die Saugöffnung gelangt.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Mängel und die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art, die sich bei vergleichsweise einfachem Aufbau durch eine gute Zerkleinerung und eine hohe Förderwirkung auszeichnet.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Kammer als Spiralkammer ausgebildet ist, in der sich der Rotor mit den Zerkleinerungsorganen zum grössten Teil befindet.
Der nach unten aus der Spiralkammer hervorragende Rotor mit den Zerkleinerungsorganen ergibt bezüglich der von ihm angegriffenen Erde einen hohen Zerkleinerungseffekt, wobei die Erde anschliessend unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft die Spralkammer durchläuft und durch den Abfluss entfernt wird.
Die Spiralkammer ist, was ihre Wirkung betrifft, mit dem Spiralgehäuse einer Zentrifugalpumpe vergleichbar.
Einen besonders guten Zerkleinerungs- und Förderungseffekt hat ein Rotor, der aus einer Bürste besteht. Dabei kann die Bürste die Form eines Napfes oder eines Topfes besitzen und eine zentrale, nach unten offene Höhlung aufweisen.
Zweckmässig ist es, wenn die Höhlung innerhalb der Bürste ein Schneidorgan enthält, das mit der Bürste verbunden ist, deren Drehbewegung folgt und nach unten aus der Bürste herausragt.
Das Gehäuse kann in einer derartigen Lage an einer Transporteinrichtung aufgehängt sein, dass die Drehachse des Rotors in einer in Bewegungsrichtung des Gehäuses verlaufenden senkrechten Ebene liegt und mit der Senkrechten einen spitzen Winkel bildet, in welchem Fall ein gleichmässiger Vorschub der Vorrichtung gewährleistet ist.
Die Erfindung wird nachstehend mit weiteren Merkmalen an Hand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen senkrechten Teilschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer Spiralkammer und einem Rotor, Fig. 2 einen Blick auf das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 in Richtung der Pfeile II-II, Fig. 3 eine Draufsicht auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit zwei Spiralkammern und zwei Rotoren und Fig. 4 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsvariante mit vier Spiralkammern und vier Rotoren.
Nach den Fig. 1 und 2 weist die Vorrichtung ein Gehäuse-l-mit einer an der Unterseite offenen Spiralkammer --2-- auf. Die Spiralkammer beherbergt einen Rotor mit Zerkleinerungsorganen, wobei der Rotor aus einer Bürste --3-- besteht. Diese Bürste ist um eine Achse drehbar, die rechtwinkelig zu der
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--2-- gehendenWandung --5-- des Gehäuses --1-- befestigt ist.
Die Spiralkammer --2-- ist nahe ihrer Mündung, d. h. also ausströmseitig, an einer Abflussleitung --6-- angeschlossen, wobei der Teil --7-- dieser Leitung, der die Verbindung mit der Spiralkammer--2-herstellt, im wesentlichen tangential zur Spirale verläuft.
Die Bürste --3-- ragt aus der Spiralkammer --2-- heraus und besitzt die Form eines sich nach unten konisch erweiternden Napfes. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Seitenwandung --8-- des Gehäuses --1-- der Aussenfläche der Bürste --3-- entsprechend schräg ausgebildet. Die Bürste --3-- kann allerdings auch die
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Form eines Topfes mit zylindrischer Aussenfläche besitzen. Die Bürste --3-- weist eine zentrale, nach unten offene Höhlung auf, in der ein Scheidorgan --9-- angeordnet ist. Dieses Schneidorgan --9-- ist
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vorzugsweise aus elastischem Werkstoff, wie beispielsweise Federstahl. Die Bürste --3-- kann zusammen mit dem Schneidorgan --9-- lösbar mit dem Hydromotor --4-- gekuppelt werden.
Der Teil --7-- der Abflussleitung --6-- ist mit dem Gehäuse-l-über eine Kupplung --11--, eine sogenannte französische Flanschkupplung, verbunden, die eine Relativdrehung um eine waagrechte Achse
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jeder beliebigen Winkellage verriegeln. Ein hydraulisch betätigtes Zylinder-Kolbenaggregat --12-- ist mit seinem einen Ende an der Oberseite --5-- des Gehäuses --1-- und mit seinem andern Ende mit dem Kupplungsteil --13-- gelenkig verbunden, der am Teil --7-- der Abflussleitung befestigt ist, so dass die Lage dieses Teiles --7-- der Abflussleitung gegenüber dem Gehäuse-l--durch Betätigung des Zylinder-Kolbenaggregates --12-- eingestellt werden kann. Die Abflussleitung --6-- selbst ist an eine nicht dargestellte Pumpe angeschlossen.
Die vorbeschriebene Vorrichtung kann mit ihrer Abflussleitung --6-- an einer Leiter eines die Pumpe tragenden Bootes oder am Ausleger eines hydraulischen Kranes aufgehängt werden. Dieser Kran kann auf einem Kranschiff aufgebaut werden oder auf einem Traktor, je nach der Tiefe des Wassers und den Bedingungen, unter welchen die Arbeit durchgeführt werden soll.
Vorzugsweise ist der Teil --14-- der Abflussleitung mit dem Teil --7-- dieser Leitung ebenfalls über eine der Kupplung --11-- entsprechende Kupplung verbunden und derart befestigt, dass der Teil --14-der Abflussleitung um seine Längsachse verdrehbar und in jeder beliebigen gewünschten Stellung verriegelbar ist. Auf diese Weise lässt sich die erfindungsgemässe Vorrichtung genau steuern und infolge dieser Drehung und durch Betätigung des Zylinder-Kolbenaggregates --12-- in jede gewünschte Lage bringen. Im allgemeinen nimmt das Gehäuse-l-eine solche Stellung ein, dass die Drehachse der Bürste in einer in Bewegungsrichtung des Gehäuses verlaufenden senkrechten Ebene liegt und mit der Senkrechten einen spitzen Winkel bildet. Dieser Winkel kann sogar sehr klein sein.
Dabei ist es ausserdem möglich, der Vorrichtung eine entgegengesetzte Bewegungsrichtung in aufeinanderfolgenden Bahnen zu erteilen, und es ist möglich, die Vorrichtung umzuschalten, indem sie um eine waagrechte Achse verschwenkt wird, die rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung verläuft, während die Vorrichtung von einer Bahn in die nachfolgende gebracht wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Winkel zwischen der Drehachse der Bürste --3-und der Senkrechten hydraulisch einstellbar, u. zw. durch das Zylinder-Kolbenaggregat --12--, doch ist es alternativ auch möglich, zur Einstellung dieses Winkels eine mechanische Einstelleinrichtung zu verwenden. Die Winkeleinstellung der Drehachse der Bürste --3-- gegenüber der Senkrechten ergibt die Tiefe, bis zu welcher die Erde durch Zusammenwirkung der Bürste --3-- und des Schneidorgans --9-zerkleinert und anschliessend abgeführt wird.
Beim Einsatz wird die Vorrichtung hinter dem Boot oder Traktor hinterhergezogen oder entsprechend den Arbeitsbedingungen vorwärts geschoben, während sie Bahnen durchläuft, die im Prinzip annähernd geradlinig sind. Unter der gemeinsamen Wirkung der Bürste --3-- und des Schneidorgans --9-- ergibt die vorstehend beschriebene Vorrichtung eine besonders starke Zerkleinerungswirkung in bezug auf die Erde, die dabei der Zentrifugalkraft unterworfen, durch die Spiralkammer --2-- hindurchgedrückt und durch die Abflussleitung --6-- entfernt wird.
Da die Zerkleinerungs- und Zentrifugalwirkung der Bürste --3-und des Schneidorgans-9-auch ausserhalb des Gehäuses-l-etwas in die Erdschichten hineinragt, wird die Erde auch in diesen Schichten gelockert, wodurch ihre anschliessende Entfernung durch die Spiralkammer --2-- und die Abflussleitung --6-- erleichtert wird.
Die Bürste --3-- besteht vorzugsweise aus Stahldraht- oder Polyvinylchloridborsten mit einem Durchmesser von 0, 5 bis 5 mm. Bei der Bearbeitung von lockerer Erde oder Baggerschlamm wird vorzugsweise eine Bürste --3-- mit dünnen biegsamen Borsten verwendet, da diese den darunterliegenden sandigen Boden nicht aufrühren sollen. Anderseits besitzt die Bürste beim Bearbeiten von harten Erdschichten vorzugsweise dicke und steife Borsten.
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Wenn die Bürste --3-- eine konische Form gemäss Fig. 1 besitzt, kann sie Bodenunebenheiten leichter überwinden, als wenn eine Bürste mit zylindrischer Form verwendet wird. Die konische Form erlaubt auch ein äusserst effektives Zertrennen und Zerkleinern der Erde, die dann in abgelöster Form durch die Zentrifugalkraft nach aussen geschleudert wird, was die Saugwirkung begünstigt.
Das Schneidorgan --9-- in der zentralen Höhlung der Bürste --3-- dient zum Lockern sehr fester Erdschichten durch Schaben oder Kratzen. Die losgerissene Erde wird unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft nach aussen geschleudert, durchläuft dann die Spiralkammer --2-- und erreicht dabei die Abflussleitung-6--. Durch Druck auf die Bürste --3-- und das Schneidorgan --9-- mit einer vorgegebenen Kraft dringen die Schneidzähne--10--und die Bürste --3-- in die Erde ein und lockern sie.
Ausserdem wurde festgestellt, dass die Bürste --3-- selbst eine bemerkenswerte Saugwirkung auf die darungerliegende Erde ausübt.
Die Spiralkammer --2-- liegt an ihrer Ausströmseite sehr nahe an der Bürste --3--, so dass die sich drehende Erdmasse an dieser Stelle von der Bürste --3-- losgelöst und durch die Abflussleitung --6-- entfernt wird. In Drehrichtung gesehen, erweitert sich die Spirale allmählich hinter dem Ausströmende, so
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Wenn auch das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel mit einer Bürste --3-- und gleichzeitig einem Schneidorgan --9-- innerhalb derselben arbeitet, haben Versuche gezeigt, dass je nach den herrschenden Umständen die Vorrichtung auch durchaus zufriedenstellend wirkt, wenn als Rotor ausschliesslich eine Bürste --3-- verwendet wird. An Stelle der Bürste --3-- kann der Rotor auch aus einem Schneidorgan mit Zähnen, Stiften oder Schneidmessern bestehen.
Um mit der erfindungsgemässen Vorrichtung auch Erdschichten zerkleinern und entfernen zu können, die nur mit wenig Wasser von 0 bis 15 cm Tiefe bedeckt sind, oder um sogar trocken liegende Erdschichten zerkleinern und entfernen zu können, ist erfindungsgemäss an die Spiralkammer --2-- eine Wasserleitung --15-- angeschlossen. Die Wasserzufuhr verringert die Dichte der Erde, was zum Entfernen derartiger Erdschichten von grosser Bedeutung ist.
Bei Versuchen wurde festgestellt, dass, wenn der zu entfernende Boden groben Schutt enthält, welcher die Vorrichtung verstopfen könnte, die Bürste --3-- diesen groben Schutt nicht in die Spiralkammer --2-- fördert, sondern über ihn hinweggleitet. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch eine Beschädigung oder Verstopfung der Vorrichtung verhindert wird. Falls erforderlich, ist es ausserdem möglich, in der Spiralkammer --2-- vor der Mündung des Teiles --7-- der Abflussleitung --6-- ein Gitter oder Sieb vorzusehen.
Als Alternative kann die in Fig. l dargestellte Konstruktion am Gehäuse --1-- auch nicht dargestellte Aufhängeösen besitzen, an denen die Vorrichtung an der Leiter eines Bootes oder an einem hydraulischen Kran aufgehängt werden kann. In diesem Fall ist die Aufhängung derart ausgebildet, dass der von der Drehachse der Bürste --3-- und der Senkrechten eingeschlossene Winkel einstellbar ist, während vorzugsweise auch die Möglichkeit gegeben ist, das Gehäuse-l-in einer Ebene zu verschwenken, die rechtwinkelig zu der Ebene verläuft, in welcher die vorgenannte Einstellbewegung erfolgt, wobei diese Schwenkbewegung um die mittlere Längsachse des Gehäuses vor sich geht.
Es kann ausserdem wichtig sein, dass die Aufhängung eine einstellbare Verdrehung des Gehäuses-l-ermöglicht, zu welchem Zweck in der Abflussleitung eine sogenannte französische Flanschkupplung eingesetzt ist, die der Kupplung - entspricht und eine derartige Drehung erlaubt.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Pumpe direkt mit ihrer Saugseite an dem Gehäuse-l-an der Stelle angeschlossen werden, an der bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die Kupplung --11-- vorgesehen ist. Diese Pumpe besitzt dann eine besonders hohe Leistungsfähigkeit, da der Saugwiderstand nur sehr gering ist und die Pumpe sich unter dem Wasserspiegel befindet. Diese Anordnung ist besonders dann geeignet, wenn die Vorrichtung am Ausleger eines hydraulischen Kranes angehängt werden soll. Wenn die Vorrichtung jedoch an der Leiter eines Schiffes aufgehängt werden soll, wird die Pumpe im allgemeinen auf dem Schiff aufgebaut und über eine flexible Abflussleitung mit dem Anschlussflansch verbunden.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung sind in dem Gehäuse --1-- zwei Spiralkammern --2-- ausgebildet, deren jede an der Unterseite offen ist und mit einem Rotor zusammenwirkt, der Zerkleinerungsorgane aufweist. Dieser Rotor kann dabei in der
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gleichen Weise wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet sein. Die die Drehachsen der beiden Rotoren verbindende Waagrechte verläuft im wesentlichen rechtwinkelig zu der Richtung, in der die Vorrichtung vorgeschoben oder gezogen wird, wie dies Fig. 3 zeigt. Die beiden Rotoren sind jeweils mit einem Hydromotor gekuppelt und beide Hydromotoren sind vorzugsweise in Reihe geschaltet, so dass sie im Betrieb die gleiche Drehzahl besitzen, wodurch eine vereinfachte Steuerung der Vorrichtung möglich wird.
Wenn jeder der beiden Rotoren eine Bürste aufweist, berühren die Arbeitsflächen dieser Bürsten vorzugsweise einander oder überlappen sogar einander, so dass auf der bearbeiteten Erdfläche keine rippenartige Erhöhung stehenbleiben kann.
Die beiden Spiralkammern--2--sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 an eine gemeinsame Abflussleitung angeschlossen. Zu diesem Zweck trägt die Oberwandung-5-- des Gehäuses-l-einen Abflussstutzen --16--, der von seiner Verbindung mit den beiden Spiralkammern --2-- nahe deren Ausströmseite an der Oberwandung --5-- des Gehäuses --1-- sich allmählich nach oben zu einem kleineren Querschnitt verjüngt und einen Anschlussflansch --17-- trägt. Die Pumpe kann wieder direkt mit der Saugseite an diesem Anschlussflansch --17-- angeschlossen oder mit ihm über eine flexible Abflussleitung verbunden werden.
Für Arbeiten in sehr flachem Wasser oder auf trockenem Land wird wieder eine Wasserspeiseleitung--15-an jeder der Spiralkammern --2-- angeschlossen, um zusätzliches Wasser auf die Arbeitsfläche zu bringen.
Ausserdem trägt das Gehäuse--l-Aufhängeosen-18--, in welche die Aufhängeeinrichtung eingreifen kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt Fig. 4, wobei ein Gehäuse - -lu vier Spiralkammern --2-- aufweist, die an der Unterseite offen sind und jeweils einen mit einem Zerkleinerungsorgan zusammenwirkenden Rotor aufweisen. Diese Rotoren können ebenfalls in der gleichen Weise wie an Hand der Fig. 1 und 2 beschrieben ausgebildet sein.
Wie Fig. 4 zeigt, bilden die Drehachsen der Rotoren im wesentlichen die senkrechten Kanten eines Kubus, so dass die Vorrichtung im ganzen symmetrisch ist. Wenn die vier Rotoren jeweils eine Bürste aufweisen, berühren die Arbeitsflächen der nebeneinanderliegenden Bürsten vorzugsweise wieder einander oder überlappen einander sogar. Die vier Spiralkammern sind wieder ausgangsseitig an eine gemeinsame zentrale Abflusseinrichtung angeschlossen, die bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 aus einem Abflussstutzen --16-- besteht, der in einen Anschlussflansch --17-- ausläuft und in gleicher Weise wie der Stutzen --16-- in Fig. 3 ausgebildet ist.
An jeder der Spiralkammern --2-- sind Wasserspeiseleitungen - angeschlossen und die obere Wandung --5-- des Gehäuses --1-- trägt wieder Aufhängeösen
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 mit zwei Spiralkammern und zwei Rotoren und insbesondere das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 mit vier Spiralkammern --2-- und vier Rotoren zeichnen sich durch eine überragend hohe Leistungfähigkeit aus. Naturgemäss lässt sich die vorbeschriebene erfindungsgemässe Vorrichtung auch nach dem gleichen Prinzip mit mehr oder weniger Spiralkammern --2-- und zugeordneten Rotoren ausbilden, d. h. man kann auch ohne weiteres eine ungerade Anzahl von Spiralkammern und zugeordneten Rotoren vorsehen, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verändert würde.