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Die Erfindung bezieht auf eine Vorrichtung zum
Brechen und/oder Zerkleinern von Eis auf Gewässern nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Die langanhaltende Unterbrechung
des Schiffahrtbetriebes bei zugefrorenen Wasserstraßen hat
erhebliche nachteilige Folgen für
die Binnenschiffahrt. Auch nach Frostabschwächung kann die Schiffahrt nicht
unmittelbar wieder aufgenommen werden, weil zumindest bei großen Eisstärken und
entsprechend großer
Schollenbildung die Hindernisse zu gravierend sind. Eisschollen
größerer Ausdehnung und Stärke können, wenn
sie sich gegenseitig verkeilen und zu Barrieren zusammenschieben,
zu größeren Schäden an den
meist relativ dünnen
Schiffswandungen der Schiffe und auch an den Steuer- und Antrtebseinrichtungen
führen.
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Ferner besteht die Gefahr, daß bei frühzeitigem
Brechen des Eises, zum Beispiel mit Hilfe von Eisbrechern, an Deckwerken,
Dalben, Liegestellen, Schleusen oder dergleichen, erhebliche Schäden verursacht
werden können.
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Aus der US-Patentschrift 1 299 023
ist eine gattungsgemäße Vorrichtung
bekannt, die zwei Ausleger aufweist, an denen eine angetriebene
Welle mit zwei äußeren Rotoren
und einem dazwischen liegenden Rotor gelagert ist. Die Rotoren sind
in Form von Schaufelrädern
aufgebaut, die das Eis zerbrechen und zerkleinern. Vor den Rotoren
sind angetriebene Kreissägeblätter an
den Auslegern gelagert, die das Eis in Bahnen schneiden.
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Die Vorrichtung ist durch die Verwendung von
Kreissägen
und Rotoren und deren Antrieb von einem Motor über Ketten und Kettenräder aufwendig aufgebaut.
Durch die starre Befestigung der Schaufeln an den Armen der Schaufelräder entstehen
hohe Kräfte
auf die Lagerung der Rotoren, die Ausleger und die Antriebseinrichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zum Brechen und/oder Zerkleinern von Eis auf Gewässern einfacher
auszuführen
bei gleichzeitiger geringerer Belastung der Vorrichtung.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird an einem sich vom Schwimmkörper
nach außen
erstreckenden Ausleger mindestens ein Rotor um eine horizontale
Achse drehbar gelagert. Der Rotor hat am Umfang mehrere Schlegel
und wird von einem geeigneten Antriebsmotor in Drehung versetzt.
Die Drehung ist derart, daß die
Schlegel von oben auf das Eis auftreffen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die Schlegel, die von länglichen,
aus dickem Flachmaterial geformten Elementen bestehen und die um
eine horizontale Achse am Rotor angelenkt sind, können nach
einer Ausgestaltung der Erfindung axial und in Umfangsrichtung beabstandet
am Rotor vorgesehen. sein. Sie können
somit in einer Radialebene um den Umfang des Rotors verteilt und
zugleich in axial beabstandeten Gruppen vorgesehen werden. Es ist
jedoch auch möglich,
alle Schlegel axial versetzt am Umfang anzuordnen und zwischen benachbarten
Schlegeln einen Umfangsversatz von 90° vorzusehen.
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Der Grundkörper des Rotors kann nach einer Ausgestaltung
der Erfindung ein Hohlzylinder sein, an dessen Umfang die radialen
Ansätze
angebracht sind. Der Antriebsmotor ist vorzugsweise ein Hydromotor.
Der Hydromotor ist vorzugsweise innerhalb des Rotors angeordnet.
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Der Ausleger ist vorzugsweise um
eine horizontale Achse verschwenkbar. Somit kann die Höhe des Rotors
eingestellt bzw. der Rotor bei Nichtgebrauch gehoben werden. Der
Ausleger kann am Schwimmkörper
unmittelbar angelenkt sein, beispielsweise am Heck oder am Bug und
mit Hilfe eines Hydraulikzylinders verstellt werden. Der Ausleger kann
der Ausleger eines Baggers sein, der auf dem Schwimmkörper angeordnet
ist. Die Achse des Rotors kann annähernd in der senkrechten Ebene
verlaufen, in der der Ausleger liegt. Alternativ kann der Rotor
so am Ausleger gelagert sein, daß seine Achse senkrecht zu
der senkrechten Ebene steht, in der der Ausleger liegt. Im letzteren
Fall kann durch Schwenken des Auslegerarms um eine vertikale Achse
der Rotor ein Ringsegment bestreichen, ohne daß der Schwimmkörper sich
vorwärtsbewegen
muß. Nach dem
Bestreichen eines Segments kann der Schwimmkörper um die Breite des Segments
bzw. die Länge
des Rotors vorbewegt werden.
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Zweckmäßigerweise ist der Rotor in
einem U-förmigen
Rahmen gelagert, und der Ausleger greift am Verbindungssteg an.
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Durch Anordnung von zwei oder mehr
Rotoren nebeneinander kann die Breite der Zerkleinerungsfläche erhöht werden.
In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor,
daß der
Ausleger um eine vertikale Achse drehbar und zugleich höhenverstellbar
am Schwimmkörper
gelagert ist. Dadurch kann ein Rotor auch seitlich am Schwimmkörper zum
Einsatz gebracht werden. Wird er nicht benötigt, wird der Arm angehoben
und gleichzeitig nach einwärts
geschwenkt, um den Rotor auf dem Deck des Schwimmkörpers oder
oberhalb von diesem in Ruhestellung zu lagern.
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Nach einer anderen Ausgestaltung
der Erfindung ist zumindest die obere Hälfte des Rotors von einem Gehäuse abgedeckt.
Dadurch werden wegspringende Eisteilchen innerhalb des Gehäuses gehalten
und können
nicht in die Umgebung gelangen und insbesondere Bedienungspersonen
verletzen.
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Der Schwimmkörper kann ein Schiff sein oder
zum Beispiel auch ein Ponton, der von einem geeigneten Vortriebsfahrzeug
von der Stelle bewegt werden kann. Der Ponton kann während des
Betriebs des Rotors mit Hilfe von Stelzen festgesetzt werden. Die
Stelzen werden bei Vorbewegung des Pontons vorübergehend eingezogen.
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Bei der Verwendung von Eisbrechern
werden die Eisschollen beim Brechen mehr oder weniger übereinandergeschoben.
In Abhängigkeit
von der Eisstärke
und der Schollengröße stellen
diese Verlagerungen einen oft erheblichen Widerstand dar, der oft
nur durch weiteres Brechen der Schollen überwunden werden kann. Die
Schollen wandern zumeist nach Schiffsdurchfahrt in die Fahrrinne
zurück.
Ferner frieren die Schollen, wenn sie an Stärke und Größe zunehmen, zusammen, wenn
sie übereinandergeschoben
werden, so daß sie
der Schiffsdurchfahrt einen zunehmenden Widerstand entgegensetzen. Ruhezeiten
in den Nächten,
an den Wochenenden und Feiertagen sowie Störungen an Engstellen, Schleusen
usw. führen
daher zu einer länger
anhaltenden Unterbrechung des Schiffahrtbetriebes.
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Bei der Erfindung wird mit Hilfe
der am Rotor angelenkten Schlegel das Eis weitgehend zerkleinert,
und zwar auf eine Stückgröße bzw.
Kantenlänge unter
50 cm. Das zerkleinerte Eis bzw. die relativ kleinen Eisstücke setzen
der erforderlichen Umlagerung bei Schiffsdurchfahrt einen wesent-1ich kleineren Widerstand
als Eisschollen entgegen, da sich die Eisstücke im Wasser gegeneinander
drehen und leicht abtauchen können.
Die Eisbildung bei anhaltendem Frost wird geringer sein, da die
Eisstücke
durch das Drehen und Abtauchen immer wieder mit Wasser in Kontakt
kommen, das erheblich weniger kalt als die Luft ist. Die Schiffahrt
kann daher ohne Risiko und Schäden
an Schiffen und Anlagen auch bei anhaltendem Frost aufrechterhalten
werden. Nach Ruhezeiten und bei anhaltendem Frost wird das Eis erneut oder
ständig
zerkleinert, so daß der
Schiffahrt betrieb jederzeit wieder aufgenommen und weitergeführt werden
kann.
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Auch zum Freihalten von Schleusen,
Liegestellen, Engstellen, Häfen
usw. kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
wirksam eingesetzt werden. Bei Flüssen kann der Abfluß des Eises
bewirkt und verhindert werden, daß sich Barrieren und Aufstauungen
bilden. In Häfen
können
Zufahrten, Kaianlagen, Fährbuchten,
Docks, Schleusen usw. offengehalten werden, so daß der Betrieb
ohne Risiko für
Schiff und Anlagen aufrechterhalten werden kann.
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Durch die wesentlich vergrößerte Oberfläche des
zerstückelten
Eises im Vergleich zu Eisschollen oder zu einer geschlossenen Eisdecke
wird das Abschmelzen des Eises bei Einsetzen von Tauwetter erheblich
beschleunigt. Ferner wird durch die Zerstörung der geschlossenen Eisfläche und
Vermeiden von großen
Eisschollen der Luftaustausch mit dem Wasser wesentlich verbessert
bzw. sogar ein Lufteintrag in das Wasser erreicht. Dadurch ergeben
sich positive Auswirkungen auf die Lebewesen und die Pflanzenwelt
im Wasser.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als Zusatzausrüstung für an sich
vorhandene Geräte und
Schwimmkörper
eingesetzt werden. Es braucht daher für das Brechen und Zerkleinern
von Eis nur diese Zusatzausrüstung
vorgehalten zu werden. Das übrige
Gerät und
auch das Personal steht in Winterpausen ohnehin zur Verfügung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Zeichnungen näher
erläutert.
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1 zeigt
in Seitenansicht schematisch eine Vorrichtung.
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2 zeigt
die Draufsicht auf die Darstellung nach 1.
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3 zeigt
schematisch in Seitenansicht eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung.
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4 zeigt
die Draufsicht auf die Darstellung nach 3.
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5 zeigt
schematisch in Seitenansicht eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung.
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6 zeigt
die Draufsicht auf die Darstellung nach 5.
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7 zeigt
einen Schnitt durch einen Rotor der Vorrichtung nach den 3 bis 6.
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8 zeigt
eine Seitenansicht des Rotors nach 7.
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9 zeigt
eine Draufsicht auf den Rotor nach 7 oder 8 ohne Gehäuse.
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10 zeigt
einen Schnitt durch den Rotor nach den 7 bis 9 mit
entferntem Schlegel.
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11 zeigt
eine Draufsicht auf eine Einzelheit des Rotors.
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An einem Ende eines nicht näher beschriebenen
Schwimmkörpers 10 in
Form eines Pontons von rechteckförmigem
Umriß sind
zwei U-förmige Ausleger 12, 14 schwenkbar
um eine horizontale Achse 16 gelagert. Im Bereich jedes
Schenkels des Auslegers 12 bzw. 14 ist ein nach
oben gebogener Arm 18 angebracht, der mit einem Verstellantrieb 20 in
Form eines Verstellzylinders verbunden ist, der seinerseits am Deck
des Schwimmkörpers
bei 22 angelenkt ist. Die Ausleger 12, 14 sind
daher verschwenkbar.
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Jeder Ausleger 12, 14 lagert
drehbar einen Rotor 24 bzw. 26. Er ist umgeben
von einem Gehäuse 28 bzw. 30,
wie sich aus 1 ergibt.
Das Gehäuse
ist fest mit den Schenkeln des Auslegers 12 bzw. 14 verbunden.
Auf Einzelheiten des Rotors wird weiter unten noch eingegangen.
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Nahe dem Verstellantrieb 20 sind
zwei rechtwinklige Ausleger 32 bzw. 34 mit dem
vertikalen Schenkel im Schwimmkörper 10 um
eine vertikale Achse schwenkbar gelagert. Der horizontale Schenkel
lagert drehbar einen Rotor 36 bzw. 38, der in
seinem Aufbau dem Rotor 24 bzw. 26 entspricht.
Wie strichpunktiert in den 1 und 2 angedeutet, kann der Rotor
außerhalb
des Schwimmkörpers 10 geschwenkt
werden (in durchgezogenen Linien gezeichnet) oder oberhalb des Decks
des Schwimmkörpers.
Um den Rotor abzusenken, muß daher
der Ausleger 32 bzw. 34 auch in der Höhe verstellt
werden. Die hierzu erforderlichen Verstellmechanismen bzw. Hydraulikzylinder
sind nicht dargestellt.
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In 3 steht
auf einem Schwimmkörper 10a,
der ähnlich
als Ponton nach den 1 und 2 aufgebaut ist, ein Bagger 40,
dessen Ausleger 42 an einem Ende einen umgekehrt U-förmigen Rahmen 44 hält, der
einen Rotor 46 drehbar lagert. Der Ausleger 42 kann
um eine vertikale Achse verschwenkt werden, wie in 4 angedeutet, so daß der Rotor 46 ein
strichpunktiert angedeutetes Ringsegment 48 bestreicht.
Der Schwimmkörper 10a kann
von einem Schuber 50 angetrieben werden. Er kann mit Hilfe von
Stelzen 52 bzw. 54 am Gewässerboden festgesetzt werden.
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In den 5 und 6 ist ein Schwimmkörper lOb
oder Ponton dargestellt, der ähnlich
dem nach 3 und 4 aufgebaut ist mit Stelzen 52b und 54b. Auf
dem Ponton lOb steht ein Bagger 40b mit einem Ausleger 42b,
der an seinem Arm einen U-förmigen Rahmen 56 hält mit einem
Rotor 58. Wie zu erkennen, verläuft hier die Rotorachse annähernd senkrecht
zur Ebene des Auslegers 42b, während bei der Ausführungsform
nach 3 und 4 die Rotorachse annähernd in
der Ebene des Auslegers 42 liegt.
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In den Figuren 7 bis 9 ist
der Rotor 58 näher dargestellt.
Er besteht aus einem Hohlzylinder 60, an dessen Umfang
mehrere radiale Ansätze 62 angebracht
sind in Form von zwei beabstandeten Platten 64, 66 (11), zwischen denen die
Schlegel 68 angeordnet und mit Hilfe einer Schraubbefestigung 70 angebracht
sind. Zu diesem Zweck weisen die Platten 64, 66 bzw.
die Schlegel 68 Bohrungen 72 bzw. 74 auf.
Wie sich aus 9 ergibt,
sind acht derartige Ansätze 62 und
damit acht Schlegel 68 vorgesehen. Sie sind in Achsrichtung
versetzt zueinander sowie auch in Umfangsrichtung um 90° bezüglich jeweils benachbarter
Schlegel 68.
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Man erkennt, daß der Hohlzylinder 60 über Wellenstümpfe in
den Schenkeln des Rahmens 56 gelagert ist. Im rohrförmigen Hohlzylinder 60 ist
ein Antrtiebsmotor 70a in Form eines Hydraulikmotors angeordnet
zum Antrieb des Rotors 58.
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Mit der Oberseite des Steges des
Rahmens 56 ist eine Platte 73 verbunden, die Konsolen 75 bzw. 77 trägt zur Auslenkung
des Auslegers 42b bzw. des Betätigungsgestänges des Auslegers 42b,
um den Rahmen relativ zum Schwimmkörper 10b anzuheben und
eventuell auch zu neigen. Der Rotor ist darüber hinaus von einem Gehäuse 76 umgeben,
das weitgehend die obere Hälfte
abdeckt.
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Die Rotoren für die Ausführungsformen nach den 1 bis 4 sind analog ausgeführt.
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Bei der Ausführungsform nach 1 dreht sich der Rotor 24 bzw. 26 mit
relativ hoher Geschwindigkeit derart, daß die Schlegel von oben auf
das Eis 80 aufschlagen und dieses in entsprechend kleine Stücke zerschlagen.
Bei Nichtbetrieb kann der Rotor angehoben und in die in 1 gestrichelt gezeichnete
Position gebracht werden. Entsprechendes gilt für die seitlichen Rotoren 36, 38.
Wie erkennbar, ergibt sich bei der Ausführungsform nach 1 und 2 eine erhebliche Arbeitsbreite. Es versteht
sich, daß statt der
Rotoren 36, 38 mehr als zwei Rotoren nebeneinander
am Heck bzw. am Hub angebracht werden können, vor allen Dingen bei
größerer Breite
des Schwimmkörpers 10.
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Bei der Ausführungsform nach 3 erfolgt das Zerkleinern
des Eises durch Hin- und
Herschwingen des Auslegers 42 bei gleichzeitigem schrittweisen
Vortrieb des Schwimmkörpers 10a.