DE19614495B4

DE19614495B4 - Vorrichtung zum Brechen und/oder Zerkleinern von Eis auf Gewässern

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Publication number: DE19614495B4
Application number: DE1996114495
Authority: DE
Original assignee: Josef Mobius Bau-Gesellschaft (gmbh & Co); MOEBIUS JOSEF BAU
Current assignee: Josef Mobius Bau-Gesellschaft (gmbh & Co); MOEBIUS JOSEF BAU
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2016-04-13
Also published as: DE19614495A1

Abstract

Vorrichtung zum Brechen und/oder Zerkleinern von Eis auf Gewässern mit einem Schwimmkörper (10, 10a, 10b) mit mindestens einem sich vom Schwimmkörper (10, 10a, 10b) nach außen erstreckenden Ausleger (12, 14, 32, 34, 42, 42b), an dem ein mit dem Eis in Berührung kommender Rotor (24, 26, 36, 38, 46, 58) um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist und von einem Antriebsmotor (70a) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (24, 26, 36, 38, 46, 58) mehrere radial abstehende Ansätze (62) aufweist, an denen jeweils ein Schlegel (68) um eine horizontale Achse angelenkt ist, wobei die Schlegel (68) bei angetriebenem Rotor (24, 26, 36, 38, 46, 58) von oben auf das Eis (80) auftreffen.

Description

Die Erfindung bezieht auf eine Vorrichtung zum Brechen und/oder Zerkleinern von Eis auf Gewässern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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.
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.

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.

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.

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.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

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.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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.

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.

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.

Zweckmäßigerweise ist der Rotor in einem U-förmigen Rahmen gelagert, und der Ausleger greift am Verbindungssteg an.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt in Seitenansicht schematisch eine Vorrichtung.
2 zeigt die Draufsicht auf die Darstellung nach 1.
3 zeigt schematisch in Seitenansicht eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung.
4 zeigt die Draufsicht auf die Darstellung nach 3.
5 zeigt schematisch in Seitenansicht eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung.
6 zeigt die Draufsicht auf die Darstellung nach 5.
7 zeigt einen Schnitt durch einen Rotor der Vorrichtung nach den 3 bis 6.
8 zeigt eine Seitenansicht des Rotors nach 7.
9 zeigt eine Draufsicht auf den Rotor nach 7 oder 8 ohne Gehäuse.
10 zeigt einen Schnitt durch den Rotor nach den 7 bis 9 mit entferntem Schlegel.
11 zeigt eine Draufsicht auf eine Einzelheit des Rotors.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Rotoren für die Ausführungsformen nach den 1 bis 4 sind analog ausgeführt.
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.
Bei der Ausführungsform nach 3 erfolgt das Zerkleinern des Eises durch Hin- und Herschwingen des Auslegers 42 bei gleichzeitigem schrittweisen Vortrieb des Schwimmkörpers 10a.

Claims

Vorrichtung zum Brechen und/oder Zerkleinern von Eis auf Gewässern mit einem Schwimmkörper (10, 10a, 10b) mit mindestens einem sich vom Schwimmkörper (10, 10a, 10b) nach außen erstreckenden Ausleger (12, 14, 32, 34, 42, 42b), an dem ein mit dem Eis in Berührung kommender Rotor (24, 26, 36, 38, 46, 58) um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist und von einem Antriebsmotor (70a) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (24, 26, 36, 38, 46, 58) mehrere radial abstehende Ansätze (62) aufweist, an denen jeweils ein Schlegel (68) um eine horizontale Achse angelenkt ist, wobei die Schlegel (68) bei angetriebenem Rotor (24, 26, 36, 38, 46, 58) von oben auf das Eis (80) auftreffen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlegel (68) axial und in Umfangsrichtung beabstandet am Rotor (58) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlegel (68) längliche, aus dickem, hartem Flachmaterial geformte Elemente sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper des Rotors (58) ein Hohlzylinder (60) ist, an dessem Umfang die Ansätze (62) angebracht sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (70a) ein Hydromotor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor innerhalb des Rotors (58) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (12, 14) um eine horizontale Achse verschwenkbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (12, 14) in Form eines Rahmens ausgebildet ist, in dem der Rotor (24, 26) gelagert ist und der Rahmen (12, 14) schwenkbar am Schwimmkörper (10) angelenkt ist und mittels eines Verstellantriebs (20) verschwenkt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Rotoren (24, 26) nebeneinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (32, 34) um eine vertikale Achse drehbar und zugleich höhenverstellbar am Schwimmkörper (10) gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (42, 42b) der Ausleger eines Baggers (40, 40b) ist, der auf dem Schwimmkörper (10a, 10b) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Rotors (46) annähernd in der senkrechten Ebene verläuft, in der der Ausleger (42) liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (58) so am Ausleger (42b) gelagert ist, daß seine Achse senkrecht zu der senkrechten Ebene steht, in der der Ausleger (42b) liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (58) in einem U-förmigen Rahmen (56) gelagert ist und der Ausleger (42, 42b) am Verbindungssteg des Rahmens (56) angreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die obere Hälfte des Rotors (24, 26, 36, 38, 46, 58) von einem Gehäuse (28, 30, 76) abgedeckt ist.