DE10212296A1

DE10212296A1 - Unbemannter Schwimmbagger zum Fördern eines Sand oder Kies und Wasser aufweisenden Fördergutes aus einem See an Land

Info

Publication number: DE10212296A1
Application number: DE2002112296
Authority: DE
Inventors: Carsten Deny; Wolfgang Beuge
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-09

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein unbemannter Schwimmbagger zum Fördern eines Sand und Wasser aufweisenden Fördergutes aus einem See an Land, mit einem Schwimmkörper (10, 12), an dem ein eine Aufnahme (34) aufweisender Förderschlauch (22) zum Transport des Fördergutes gehalten ist und mit einer Förderpumpe (24). Einen Schwimmbagger zu schaffen, der bei gleicher Förderleistung weniger Energie aufnimmt und kleiner ausgeführt werden kann, wird dadurch erreicht, dass die Förderpumpe (24) das Fördergut durch den Förderschlauch (22) drückt und nahe der Aufnahme (34) des Förderschlauches (22) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen unbemannten Schwimmbagger gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 23 55 831 ist ein schwimmender Schwimmbagger bekannt, der über eine Aufnahme ein Sand/Kies-Wassergemisch vom Boden eines Gewässers absaugt und über den Förderschlauch weitertransportiert. Dabei bildet das freie Ende des Schlauches eine Aufnahme zum Eintritt des Fördergutes in den Förderschlauch, wobei diese Aufnahme zusammen mit dem Föderschlauch mittels einer am Schwimmkörper angebrachten Hebevorrichtung höhenverstellbar ist. Mit dieser Hebevorrichtung kann die Aufnahme mehr oder weniger tief in den sandigen Untergrund des Gewässers eingebracht werden, so dass das Fördergut ein optimales Verhältnis von Sand und Wasser aufweist.

Auf dem Schwimmkörper ist eine Förderpumpe angebracht, die im Förderschlauch einen Unterdruck erzeugt, um das Fördergut vom Grund des Sees nach oben zu saugen. Damit im Förderschlauch nicht an einer ungünstigen Stelle Fremdstoffe angesaugt werden, muss der Förderschlauch sehr dicht ausgestaltet sein. Aus diesem Grunde sind in der DE-OS 23 55 831 aufwendige Dichtmittel vorgesehen. Damit das doch vergleichsweise schwere Fördergut vom Grund des Gewässers hochgepumpt werden kann, ist eine entsprechend starke Förderpumpe erforderlich, die entsprechend viel Energie benötigt. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass eine Fördertiefe von maximal 30 m wirtschaftlich durchführbar ist, da ansonsten die Kosten für den apparativen Aufwand, wie Förderpumpe, Schwimmkörper etc. und die Betriebskosten wie Energie etc. zu groß werden.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Schwimmbagger zu schaffen, der bei gleicher Förderleistung weniger Energie aufnimmt und kleiner ausgeführt werden kann.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Schwimmbagger mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen des Schwimmbaggers sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein nach dieser technischen Lehre ausgebildeter Schwimmbagger hat den Vorteil, dass das Fördergut nicht länger gesaugt werden braucht, sondern nunmehr durch den Förderschlauch gedrückt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die Förderpumpe nunmehr im Bereich des Förderschlauches angeordnet ist und das Fördergut unmittelbar nach Eintritt in die Aufnahme erfasst und durch den Förderschlauch nach oben drückt. Dabei hat sich herausgestellt, dass beim Druckpumpen des Fördergutes durch den Förderschlauch sehr viel weniger Energie benötigt wird, als zum Erzeugen eines entsprechenden Unterdruckes zum Saugen des Fördergutes durch den Förderschlauch. In ersten Versuchen hat sich herausgestellt, dass beim erfindungsgemäßen Druckpumpen etwa ein viertel weniger Energie benötigt wird, was eine erhebliche Kostenersparnis darstellt. Darüberhinaus kann bei gleicher Förderleistung eine leistungsschwächere Förderpumpe eingesetzt werden, was neben einer Einsparung der Anschaffungskosten auch die Handhabung des Schwimmbaggers, insbesondere die Führung der Aufnahme, erleichtert.

Im Umkehrschluss ist es natürlich möglich, bei einer Förderpumpe gleicher Leistungsaufnahme Fördergut aus einer größeren Tiefe zu fördern, so dass eine bessere Ausbeute der entsprechenden Baggerseen erreicht wird. Durch diese effektivere Nutzung verhandener Baggerseen wird neben der Senkung der Erschließungskosten auch der Landschaftsverbrauch gesenkt.

Ein weiterer Vorteil des mit Druck betriebenen Förderschlauches besteht darin, dass nunmehr etwaig vorhandene Lecks keinen großen Einfluss auf die Förderleistung mehr haben und dass somit der Aufwand zur Abdichtung des Förderschlauches reduziert werden kann, was zu einer weiteren Kostenersparnis führt.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Förderpumpe ein Rührwerk vorgeschaltet, um den Grund des Sees aufzulockern, so dass das derart gelockerte Material zusammen mit dem Wasser gefördert werden kann.

Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Boden verfestigt ist oder zu Klumpenbildung neigt, denn ein verfestigter Boden lässt sich schlecht fördern und Klumpen können nicht oder schlecht durch den Förderschlauch transportiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist am Schwimmkörper eine Hebevorrichtung angebracht, an der die Förderpumpe höhenverstellbar gehalten ist. Dabei umfasst die Hebevorrichtung eine Elektrowinde und ein Umlenkrad, wobei ein Kettenzug von der Elektrowinde über das Umlenkrad bis zur Förderpumpe reicht, so dass das Eigengewicht der Förderpumpe und teile des Förderschlauches hierdurch gehalten sind. Durch entsprechendes Betätigen der Elektrowinde kann die Förderpumpe nach oben bzw. nach unten bewegt werden, so dass stets die optimale Eintauchtiefe der Aufnahme einstellbar ist. Der Einsatz eines Kettenzuges hat sich deswegen als vorteilhaft erwiesen, weil hierdurch ein Längen, wie bei einem Seilzug, vermieden wird, so dass ein präzises Führen der Förderpumpe möglich ist.

In noch einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist die Förderpumpe über ein Sicherheitsseil mit einem Schwimmkörper verbunden. Hierdurch wird ein Rotieren der Förderpumpe um die Höhenachse vermieden, so dass der sich an der Förderpumpe anschließende Förderschlauch stets in Richtung des Schwimmkörpers gehalten wird.

In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist der Volumenstrom der Förderpumpe regelbar. Hierdurch kann schnell und einfach auf unterschiedliche Anforderung, insbesondere auf eine unterschiedliche Dichte des Fördergutes reagiert werden, um ein optimales Förderergebnis zu erzielen.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Schwimmbaggers ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schwimmbaggers in Seitenansicht.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer, unbemannter Schwimmbagger dargestellt, der über einen ersten und einen zweiten Schwimmkörper 10, 12 verfügt, welche über ein Traggestell 14 starr miteinander verbunden sind. Der Schwimmbagger ist über eine hier nicht dargestellte Daten- und Stromleitung mit einer Kontrollstation an Land verbunden, über die der Schwimmbagger betrieben werden kann. Allerdings geschieht dies nur in Ausnahmefällen, da der Schwimmbagger in der Regel vollautomatisch arbeitet.

Auf dem ersten Schwimmkörper 10 ist eine Messvorrichtung 16, eine Steuereinheit 18 und eine Winde 20 angebracht. Des Weiteren ist am Schwimmkörper 10 ein Förderschlauch 22 gehalten, der durch die Messvorrichtung 16 hindurchführt und bis an Land reicht. Am freien Ende des Förderschlauches 22 ist eine Förderpumpe 24 angebracht, die von einem Elektromotor 26 angetrieben wird. Der Elektromotor 26 ist über ein Elektrokabel 28 mit der Steuereinheit 18 verbunden, so dass die Leistung der Förderpumpe 24 durch die Steuereinheit 18 über die entsprechende Stromzufuhr regelbar ist.

Die Förderpumpe 24 ist zusammen mit dem Elektromotor 26 über eine Hebevorrichtung am Schwimmbagger gehalten, wobei die Hebevorrichtung die Tragvorrichtung 14, die Winde 20 und einen Kettenzug 30 umfasst, und wobei der Kettenzug 30 einerseits an der Winde 20 gehalten ist und andererseits mit dem Elektromotor 26 respektive der Förderpumpe 24verbunden ist. Dabei wird der Kettenzug 30 über eine am Traggestell 14 angebrachte Umlenkrolle 32 geführt, so dass die Förderpumpe 24 aufgrund ihres Eigenwichts frei zwischen den beiden Schwimmkörpern 10, 12 aufgehängt ist und über die Winde 20 höhenverstellbar ist.

Auf der Unterseite der Förderpumpe 24 ist eine Aufnahme 34 ausgebildet, mittels der das Fördergut in die Förderpumpe 24 und später in den Förderschlauch 22 gelangt. Der Aufnahme 34 vorgeschaltet ist ein Rührwerk 36, mittels dem der Untergrund gelöst und/oder aufgelockert werden kann. Um das Rührwerk 36 herum ist eine diverse Öffnungen aufweisende, im Wesentlichen zylindrische Hülle 38 vorgesehen, um das Rührwerk 36 zu schützen. Es versteht sich, dass die Hülle 38 nach unten und zur Seite hin offen ausgebildet ist.

Über hier nicht dargestellte Landleinen wird der Schwimmbagger in einer genau vorbestimmten Position auf dem Gewässer gehalten. Dabei wird über ein Global-Position-System (GPS) die exakte Position des Schwimmbaggers ermittelt, so dass über entsprechende Datenspeicherung und Datenauswertung ermittelt werden kann, an welchen Stellen der Schwimmbagger bereits Sand gefördert hat. Auch wird über dieses GPS- System in Verbindung mit den Landleinen der horizontale Vorschub der Aufnahme ausgeführt, so dass der Grund des Gewässers schachbrettartig Schicht für Schicht abgetragen wird.

Die Betriebsweise des Schwimmbaggers wird nachfolgend im Detail wie folgt beschrieben:
Zunächst einmal wird der Schwimmbagger über die hier nicht dargestellten Landleinen an eine genau vorgegebene Position auf dem See gebracht, bevor die Förderpumpe 24 unter Zuhilfenahme der Winde 20 bis auf den Grund des Sees abgelassen wird. Nach Einschalten der Förderpumpe 24wird über das Rührwerk 36 Sand gelöst und verteilt. Dabei taucht die Hülle 38 und somit das Rührwerk 36 zumindest teilweise in die Sandschicht ein. Wird nun die als Druckpumpe ausgeführte Förderpumpe 24 eingeschaltet, so wird der Sand über das Rührwerk 36 vom Untergrund gelöst und zerstäubt. Anschließend gelangt der gelöste Sand zusammen mit Umgebungswasser durch die Aufnahme 34 in die Förderpumpe 24 und wird durch der Förderschlauch 22 nach oben gedrückt. Dieses aus Wasser und Sand bestehende Fördergut wird dann durch den Förderschlauch 22 an Land transportiert und in ein Absetzbecken abgelassen. Dort kann sich der Sand absetzen, während das Wasser in den See zurückgeleitet wird.
Beim Betrieb der Förderpumpe 24 wird stets eine gewisse Menge des Sandes unter der Förderpumpe 24 wegtransportiert und an dessen Stelle tritt Seewasser. Je nach Beschaffenheit des Untergrundes kann es vorkommen, dass von dem sich vor der Förderpumpe 24 auftürmenden Berg etwas abrutscht und die Kuhle unter der Förderpumpe 24 wieder auffüllt. In extremen Fällen kann dabei auch die Hülle 38 und die Förderpumpe 24 zusammen mit der Aufnahme 34 ganz oder teilweise zugeschüttet werden. Daraus folgt, dass der Fördervorgang nicht gleichmäßig erfolgt und dass je nach Gegebenheit das durch die Aufnahme 34 in die Förderpumpe 24 gelangende Fördergut zeitweise einen geringeren Sandgehalt und zeitweise einen erhöhten Sandgehalt aufweist.
Ist der Sandgehalt des Fördergutes zu gering, so ist die Produktausbeute niedrig und ist der Sandgehalt des Fördergutes zu hoch, so besteht die Gefahr, dass die Förderpumpe 24 nicht in der Lage ist, dieses nach oben zu pumpen. Um der jeweiligen Situation Rechnung zu tragen, kann die Förderpumpe 24 über den Kettenzug 30 vertikal verstellt werden, so dass das Fördergut stets einen optimalen Sandgehalt aufweist.
Auch ist es möglich, die Förderleistung durch Variation des Stromzuflusses zu steuern. Letzteres wird vorzugsweise dann eingesetzt, wenn der Sandgehalt zu hoch ist und die Förderpumpe 24 nicht genügend Leistung besitzt, um das Fördergut nach oben zu pumpen.
Ist der Sand an einer bestimmten Stelle ausreichend abgetragen, so kann der gesamte Schwimmbagger über die Landleinen verschoben werden. Hierbei wird die Aufnahme 34 und die Förderpumpe 24 in sandreichere Nachbargebiete geführt, so dass man hierbei von Vorschub spricht. Auf diese Art und Weise wird der Grund des Sees systematisch und regelmäßig überfahren, so dass der Sand schichtweise abgetragen wird.
In der Messvorrichtung 16 wird der Volumenstrom des Fördergutes und dessen Gewicht gemessen. Die dabei erhaltenen Daten werden in eine hier nicht näher dargestellte Recheneinheit geleitet, die aus diesen Messwerten das spezifische Gewicht bzw. die Dichte des Fördergutes ermittelt und mit einem Sollwert vergleicht. Je nach Abweichung des ermittelten Istwertes vom Sollwert ermittelt ein in der Recheneinheit abgespeichertes Computerprogramm, in welcher Weise die Aufnahme 34 zu führen ist, um den Sandgehalt des Fördergutes zu optimieren. Dabei kann entweder die Höhe der Pumpe 24 über dem Grund verändert werden oder die Stromzufuhr zur Förderpumpe 24 wird verändert um die Förderleistung anzupassen oder der Schwimmbagger wird unter Zurhilfenahme der Landleinen versetzt. Auch ist es möglich, mehrere dieser Stellgrößen zu variieren.
In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform greift das Computerprogramm dabei auf die gespeicherten Daten betreffend den Untergrund zurück, so dass ein optimaler Abtrag des Sandes vom Grund des Sees erreicht wird.
Die Rückführung des Wassers vom Setzbecken an Land zurück in die See erfolgt, um Eintrübungen des Seewassers gering zu halten. Dies ist besonders im Bereich von Biotopen vorteilhaft.
Die Energieversorgung des Schwimmbaggers erfolgt von Land aus über einen hier nicht dargestellten Schwimmschlauch.
Es versteht sich, dass der Schwimmbagger auch zum Fördern von Kies oder einem Sand-Kies-Gemisch einsetzbar ist. Bezugszeichenliste 10 Schwimmkörper
12 Schwimmkörper
14 Traggestell
16 Messvorrichtung
18 Steuereinheit
20 Winde
22 Förderschlauch
24 Förderpumpe
26 Elektromotor
28 Stromleitung
30 Kettenzug
32 Umlenkrolle
34 Aufnahme
36 Rührwerk
38 Hülle

Claims

1. Unbemannter Schwimmbagger zum Fördern eines Sand und/oder Kies und Wasser aufweisenden Fördergutes aus einem See an Land, mit einem Schwimmkörper (10, 12), an dem ein eine Aufnahme (34) aufweisender Förderschlauch (22) zum Transport des Fördergutes gehalten ist und mit einer Förderpumpe (24) dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (24) das Fördergut durch den Förderschlauch (22) drückt und nahe der Aufnahme (34) des Förderschlauches (22) angeordnet ist.

2. Schwimmbagger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (24) über eine vom Schwimmkörper (10, 12) getragene Hebevorrichtung höhenverstellbar gehalten ist.

3. Schwimmbagger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderpumpe (24) ein Rührwerk (36) vorgeschaltet ist.

4. Schwimmbagger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebevorrichtung einen Kettenzug (30) umfasst, an dem die Förderpumpe (24) angehängt ist.

5. Schwimmbagger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom der Förderpumpe (24) regelbar ist.