DE19753349C2

DE19753349C2 - Underwater soil mining equipment

Info

Publication number: DE19753349C2
Application number: DE1997153349
Authority: DE
Inventors: Fritz Tibussek
Original assignee: Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
Current assignee: Mhwirth GmbH
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1997-12-03
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2017-12-04
Also published as: DE19753349A1; EP0921237A2; EP0921237A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Unterwasser-Bodenabbau gerät der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.The invention relates to underwater soil mining device which corresponds to the preamble of claim 1 Art.

Ausgangspunkt für die Erfindung ist der Abtrag von Hartge stein unter Wasser gewesen. Das Problem beim Abbau von Gestein unter Wasser ist die häufig relativ große Tiefe von 200 m und mehr unter dem Meeresspiegel, in der sich die Gesteins fundstellen befinden. Diese Abbausituation erfordert be sondere Abbautechniken.The starting point for the invention is the removal of Hartge stone under water. The problem with mining Rock under water is the often relatively great depth of 200 m and more below sea level, in which the rock found. This mining situation requires be special dismantling techniques.

Bekannt ist das Absaugen von Material vom Meeresboden mittels Absaugdüsen. Dies ist keine wirklich zufrieden stellende Methode, weil die förderbaren Mengen begrenzt sind und insbesondere größere Gesteinsstücke nur schwer erfaßt werden können. Bei verfestigten und tonigen Lagen erfolgt kein wirksames Abtragen. The extraction of material from the sea floor is known by means of suction nozzles. This is not really a happy one method, because the eligible quantities are limited are difficult and especially large pieces of rock can be detected. For solidified and clayey layers there is no effective removal.

Aus der DE 29 38 448 A1 ist eine Einrichtung zum Gutabbau vom Grund eines Gewässers bekannt, von der die vorliegende Erfindung ausgeht. Sie umfaßt ein von einer Plattform aus auf den Gewässergrund absenkbares Fahrzeug, das zum Lösen des Bodenmaterials ein Schaufelrad aufweist. Das gelöste Bo denmaterial wird mittels einer Förderleitung zu der Platt form gefördert.DE 29 38 448 A1 describes a device for digesting crops known from the bottom of a body of water from which the present Invention comes out. It includes one from a platform the lowerable vehicle, which is used to release the Soil material has a paddle wheel. The solved Bo the material is conveyed to the plat by means of a conveying line promoted form.

Aus der US-PS 5 035 291 ist eine Anlage zum Vortreiben von Bohrungen unter Wasser bekannt. Es handelt sich hierbei um eine feststehende Anlage, deren Bohrkopf Rollenbohrwerk zeuge umfaßt, die nach dem konventionellen, das Gestein drückend-quetschend lösenden Verfahren arbeiten.From US-PS 5 035 291 is a system for propelling Known underwater drilling. It is about a fixed system, the drill head roller boring machine includes, according to the conventional, the rock press-squeezing solving processes.

Ferner sind aus der Zeitschrift "Glückauf" 106 (1970) Nr. 9, Seiten 423 bis 427 mechanisch diskontinuierlich, mecha nisch kontinuierlich und hydraulisch arbeitende Gewin nungsverfahren für Mineralien auf dem Meeresgrund bekannt. Die die Grundlage für die vorliegende Erfindung bildenden mechanisch kontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen - Eimerkettenbagger, Schneidkopf und Schaufelradbagger - weisen zwar einen in der Regel um eine senkrecht zur Ab tragsebene verschwenkbaren, die Eimerkette, den Schneid kopf oder das Schaufelrad tragenden Abtragsarm auf, sie lösen das Gestein jedoch allesamt drückend - quetschend, d. h. nach dem konventionellen Verfahren.Furthermore, from the magazine "Glückauf" 106 (1970) No. 9, pages 423 to 427 mechanically discontinuous, mecha nically continuous and hydraulically working profit Mining methods known on the seabed. Those forming the basis for the present invention mechanically continuously operating devices - Bucket chain excavator, cutting head and bucket wheel excavator - although they usually have a perpendicular to the Ab swiveling plane, the bucket chain, the cutting head or the paddle wheel carrying removal arm on them however, all loosen the rock in a pressing manner - squeezing, d. H. according to the conventional method.

Schließlich sind sogenannte "dredger" bekannt, d. h. Vor richtungen mit im wesentlichen in vertikaler Drehrichtung umlaufenden Abbaurädern, die an der Förderleitung von einer Schwimmplattform aus über den Meeresboden geführt werden. Diese, beispielsweise aus dem Prospekt "the new dredging generation-multipurpose semi-submersible self elevating cutter dredger" der Firma Stevon Dredging BV, Niederlande, bekannten Vorrichtungen können wegen ihrer Bauart nur in einem begrenzten Bereich eingesetzt werden und nur in flachen Gewässern.Finally, so-called "dredgers" are known. H. Before directions with essentially in the vertical direction of rotation revolving mining wheels on the conveyor line of a floating platform from across the seabed become. These, for example from the prospectus "the new dredging generation-multipurpose semi-submersible self elevating cutter dredger "from Stevon Dredging BV, Netherlands, known devices can because of their Type can only be used in a limited area and only in shallow waters.

Nachteilig ist bei dem bekannten Stand der Technik, daß sämtliche vorgenannten Abbautechniken relativ empfindlich beim oder nicht geeignet für den Abbau von Hartgesteins einlagerungen sind.A disadvantage of the known prior art is that All of the aforementioned mining techniques are relatively sensitive when or not suitable for quarrying hard rock are storages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungs gemäße Vorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie sich leichter an unterschiedliche Abbausituationen anpas sen kann und eine größere Abbauleistung auch bei Hartge steinsformationen ermöglicht.The invention has for its object a genus to further develop the device in such a way that it adapt more easily to different mining situations can and a greater mining performance even at Hartge stone formations enabled.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.This object is represented by the one in claim 1 Invention solved.

Dadurch, daß die Mittel zum Lösen des Bodenmaterials an einer Abbaubrust im Meeresboden mindestens ein Werkzeug umfassen, bei dem durch das Schaffen zusätzlicher freier Flächen das Gestein entsprechend dem Verhältnis aus Druck- und Zugfestigkeit mit deutlich weniger Andrückkraft abge schert wird, muß das Werkzeug aufgrund seiner schälenden Arbeitsweise lediglich die Zugfestigkeit (Scherfestigkeit) des abzutragenden Bodenmaterials überwinden. Diese Scherfe stigkeit beträgt bekanntermaßen nur einen Bruchteil der Druckfestigkeit der Hartgesteinsformation, so daß zur Erzielung eines vergleichbaren Vortreibens der Abbaufront eine wesentlich geringere Antriebsleistung erforderlich ist. Das nach dem Hinterschneidprinzip arbeitende Werkzeug kann mittels des Fahrzeugs auf dem Meeresboden abgestützt werden und mit einer entsprechenden Vorschubkraft arbei ten. Durch die Fahrbarkeit des Fahrzeugs kann das Abbau werkzeug auf dem Meeresboden gezielt hin- und herbewegt werden. The fact that the means for releasing the soil material a decomposition breast in the seabed at least one tool include, by creating additional free Surface the rock according to the ratio of pressure and tensile strength with significantly less pressure is sheared, the tool must be peeled due to its Operation only the tensile strength (shear strength) of the overcome soil material to be removed. These shards Stability is known to be only a fraction of that Compressive strength of the hard rock formation, so that Achieve comparable advancement of the mining front a much lower drive power is required is. The tool that works according to the undercut principle can be supported on the sea floor by means of the vehicle be and work with an appropriate feed force Due to the drivability of the vehicle, the dismantling tool moves back and forth on the seabed become.

Die Stärke des hierbei erzielten scheibenförmigen Abtrags kann variiert werden, wenn das Werkzeug an einem Ausleger angeordnet ist, der um eine etwa horizontale Achse auf- und niederschwenkbar ist.The strength of the disc-shaped removal achieved can be varied when the tool is on a boom is arranged, which is about an approximately horizontal axis and can be swiveled down.

Besonders leistungsstark und vielseitig einsetzbar ist das erfindungsgemäße Unterwasser-Bodenabbaugerät dann, wenn gemäß Anspruch 3 das nach dem Hinterschneidprinzip arbei tende Werkzeug zum Lösen des an der Abbaubrust anstehenden Meeresbodens einen Abtragsarm umfaßt, der mit einem etwa um die Längsmittelachse des Abtragsarmes rotationsange triebenen Abtragskopf ausgestattet ist. Der Abtrag der Abbaubrust erfolgt dann stufenweise durch kontinuierliches Absenken des Werkzeugs.That is particularly powerful and versatile Underwater soil removal device according to the invention when according to claim 3 that work according to the undercut principle ting tool to loosen the pending breast Seabed includes an ablation arm that with an approximately around the longitudinal central axis of the removal arm driven removal head is equipped. The removal of the Breast of breakdown then takes place gradually by continuous Lowering the tool.

Die erzielbare Abtragsleistung ist bei einem erfindungs gemäßen Bodenabbaugerät nach Anspruch 4 und/oder 5 weiter erhöht, da ohne eine Bewegung des Fahrzeugs das Bodenmate rial an der vor dem Fahrzeug befindlichen Abbaubrust ge löst werden kann. Der Abtragskopf kann durch Betätigung des Krafterzeugers um seine Schwenkachse verschwenkt wer den, so daß der Abtragskopf auf der überstrichenen, in etwa bogenförmigen Strecke eine Gesteinsschicht abträgt. Während dieses Abtragvorgangs braucht das Fahrzeug nicht bewegt zu werden. Erst nach Abschluß des Verschwenkvor gangs braucht das Abbauwerkzeug um eine der Dicke der bei dem folgenden Verschwenkvorgang abzutragenden Gesteins schicht entsprechenden Strecke abgesenkt und der Abtrags arm zurückverschwenkt werden.The achievable removal rate is at a fiction according to the soil mining device according to claim 4 and / or 5 further increases because without moving the vehicle the floor mat rial on the breast in front of the vehicle can be solved. The removal head can be operated of the force generator is pivoted about its pivot axis the so that the removal head on the swept, in roughly arch-shaped section removes a layer of rock. The vehicle does not need during this removal process to be moved. Only after completing the swivel gangs needs the removal tool to one of the thickness of the the rock to be removed following the swiveling process layer corresponding route lowered and the removal arm can be swung back.

Der mit dem Bodenabbaugerät erreichbare Abbaufortschritt hängt unter anderem von der maximal mit dem Abbauwerkzeug erreichbaren Schnittbreite ab. Es ist daher von Vorteil, gemäß Anspruch 6 die Schwenkachse an dem dem Arbeitskopf gegenüberliegenden Ende des Abtragsarmes vorzusehen, da hierdurch bei gegebener Länge des Abtragsarmes ein maxima ler Verschwenkbereich des Abtragskopfes und ein maximaler Materialabtrag pro Schnitt erreichbar ist.The degradation progress achievable with the soil mining device depends among other things on the maximum with the removal tool achievable cutting width. It is therefore an advantage according to claim 6, the pivot axis on the working head to provide opposite end of the removal arm, because hereby a maximum for a given length of the removal arm l swiveling range of the removal head and a maximum Material removal per cut is achievable.

Das erfindungsgemäße Bodenabbaugerät ist besonders gut für Hartgesteinformationen geeignet und weist für diese eine besonders hohe Schneidleistung auf, wenn der Abtragskopf gemäß Anspruch 7 eine oder mehrere an seiner Stirnseite exzentrisch zur Längsmittelachse des Abtragsarmes ange brachte Schneidrollen umfaßt. Zur Verringerung der auf den Abtragskopf wirkenden Belastungsspitzen ist es von Vor teil, gemäß Anspruch 8 drei, vorzugsweise fünf Schneidrol len vorzusehen. Hinsichtlich einer möglichst gleichmäßigen Belastung des Abtragsarmes ist es vorteilhaft, gemäß An spruch 9 die Winkelabstände einander benachbarter Schneid rollen konstant auszuführen, insbesondere gemäß Anspruch 10 die Achsen der Schneidrollen von der Stirnseite des Abtragskopfes fort gesehen auf die Längsmittelachse des Abtragsarmes in einem spitzen Winkel, vorzugsweise 10°, zulaufen zu lassen.The soil excavation device according to the invention is particularly good for Hard gesture information is suitable and has one for it particularly high cutting performance when the cutting head according to claim 7 one or more on its end face eccentric to the longitudinal central axis of the removal arm brought cutting rollers included. To reduce the on the Abrasive head acting load peaks is from before part, according to claim 8 three, preferably five cutting rollers len to provide. With regard to a uniform as possible Loading the removal arm, it is advantageous, according to An say 9 the angular distances of adjacent cutting roll constantly perform, especially according to claim 10 the axes of the cutting rollers from the front of the Removal head seen on the longitudinal central axis of the Removal arm at an acute angle, preferably 10 °, to run up.

Zum Hin- und Herbewegen des Fahrzeugs kann dieses vorzugs weise ein Raupenfahrwerk (Anspruch 11) bzw. ein hydrau lisch betätigtes Schreitwerk (Anspruch 12) aufweisen. Zur Ermöglichung der Heb- und Senkbewegung des Abbauwerkzeugs weist das Fahrzeug vorzugsweise einen Ausleger auf, der um eine zum Meeresboden im wesentlichen parallele Achse schwenkbar ist. Zur Erzeugung der horizontalen Verschwenk bewegung des Abtragsarmes findet vorteilhafterweise eine Kolben/Zylindereinheit Verwendung, deren eines Ende zur Schwenkachse beabstandet gelenkig mit dem Abtragsarm ver bunden ist, während sich deren anderes Ende an dem Aus leger abstützt (Anspruch 14).This can be preferred for moving the vehicle back and forth as a crawler track (claim 11) or a hydrau misch operated treadmill (claim 12). For Allowing the lifting and lowering movement of the removal tool the vehicle preferably has a boom that extends around an axis substantially parallel to the seabed is pivotable. To create the horizontal swivel movement of the removal arm advantageously takes place Piston / cylinder unit use, one end of which for Swivel axis articulated ver with the removal arm is tied up while its other end is at the end casually supported (claim 14).

Um zu vermeiden, daß die Kräfte und Momente auf die die Abtragsarme haltenden Gelenke zu groß werden, sind vor teilhafterweise an dem Ausleger erhabene Führungsflächen vorgesehen, mit denen der Abtragsarm gleitend zusammen wirkt.To avoid the forces and moments on the Low-abrasion joints are becoming too large guide surfaces that are raised on the boom provided with which the removal arm sliding together works.

Zur Erzielung einer größeren Abbauleistung kann das Boden abbaugerät zwei nach dem Hinterschneidprinzip arbeitende Werkzeuge umfassen, wobei dann die Schwenkachsen der je weiligen Abtragsarme einander gegenüberliegend beidseitig einer Symmetriequerebene des Auslegers vorgesehen sind (Anspruch 16). Dabei werden die gemäß Anspruch 17 vorzugs weise unabhängig voneinander betätigbaren Abtragsarme gerade so gesteuert, daß sie eine gegenläufige Verschwenk bewegung ausüben. Durch die Gegenläufigkeit der Ver schwenkbewegung heben sich die auf den Ausleger wirkenden Reaktionskräfte tendenziell auf.The soil can be used to achieve a greater mining performance mining device two working according to the undercut principle Tools include, then the pivot axes of each because of the removal arms on both sides opposite each other a transverse plane of symmetry of the boom are provided (Claim 16). The preferred according to claim 17 wise independently operable removal arms just controlled so that it pivots in opposite directions exercise. Due to the contradiction of the ver swiveling movement, those acting on the boom rise Reactive forces tend to.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 18 ist der Verschwenkbereich der Abtragsarme gerade so dimen sioniert, daß der eine Abtragsarm in den Verschwenkbereich des anderen Abtragsarmes hineinverschwenkbar ist, so daß die Abbaubrust beidseitig der Symmetriequerebene um einen Winkel überschnitten wird. Zu diesem Zweck hat sich ein Überschnittwinkel von etwa 15° je Abtragsarm als besonders geeignet gezeigt.In a preferred embodiment according to claim 18 the swivel range of the removal arms is just as dim siones that the one removal arm in the swivel area the other removal arm can be pivoted in, so that the degradation breast on both sides of the plane of symmetry by one Angle is overlapped. For this purpose, a Overcut angle of about 15 ° per removal arm as special suitably shown.

Ein wichtiges Merkmal ist Gegenstand des Anspruchs 20, wonach die Förderleitung Bestandteil einer von dem Gewin nungsschiff aus betriebenen Lufthebeeinrichtung ist. Das Zusammenwirken des Abbauwerkzeugs mit seiner wirksamen Abbaueigenschaft für Hartgesteinsformationen mit einer Lufthebeeinrichtung ermöglicht es, große Mengen des Boden materials an die Oberfläche bzw. auf das Gewinnungsschiff zu bringen, wo gegebenenfalls eine Sichtung und Konzen tration des Bodenmaterials nach wertvollen Mineralien erfolgen kann. An important feature is the subject of claim 20, after which the delivery line is part of one of the profits ship from operated air lifting device. The Interaction of the mining tool with its effective Mining property for hard rock formations with one Air lifting device allows large amounts of soil materials to the surface or on the extraction vessel to bring where appropriate a sighting and concen tration of the soil material for valuable minerals can be done.

Zur Aufnahme auf dem Meeresboden liegengebliebenen Festma terials kann eine zusätzliche Saugdüse gemäß Anspruch 21 an dem Fahrzeug vorgesehen sein.Festma that has been left lying on the seabed terials can an additional suction nozzle according to claim 21 be provided on the vehicle.

Gemäß Anspruch 22 kann in der in der Saugdüse endenden Leitung eine Pumpe angeordnet sein, die das von der Saug düse erfaßte Material unter Druck in die Förderleitung einspeist, die auch das von dem Abbaurad abgebaute Materi al führt.According to claim 22 may end in the suction nozzle Line a pump to be arranged, which by the suction material under pressure into the delivery line which also feeds the material mined by the mining wheel al leads.

An der Abbaubrust wird das Gestein brockenweise losgeris sen. Insbesondere die gröberen Brocken fallen auf den Meeresboden zurück. Damit das Fahrzeug derartige Brocken oder Anhäufungen von Material nicht überklettern muß, empfiehlt sich die Anbringung von Räumschilden gemäß An spruch 23.The rock is broken free at the breakdown chests sen. In particular, the coarser chunks fall on the Seabed back. So that the vehicle has such chunks does not have to climb over or accumulate material, it is recommended to attach clearing blades in accordance with An Proverb 23

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung dient nur zur Veranschaulichung der Erfindung.In the drawing is an embodiment of the invention shown. The drawing is for illustration only the invention.

Fig. 1 zeigt schematisch das Abbauprinzip; Fig. 1 shows schematically the principle of degradation;

Fig. 2 zeigt schematisch das Fördersystem; Fig. 2 shows schematically the conveyor system;

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Abbaubagger; Fig. 3 shows a plan view of the excavator;

Fig. 4 zeigt eine seitliche, teilweise geschnittene Ansicht eines Abtragskopfes. Fig. 4 shows a side, partially sectioned view of a removal head.

Die schematische Darstellung der Fig. 1 läßt ein auf dem Meer 2 oberhalb einer Abbaustelle A schwimmendes Gewin nungsschiff 1 erkennen, welches über die Förderleitung 3 eines Lufthebesystemes mit einem in das Meer abgesenkten Abbaubagger 4 verbunden ist. Die Darstellung ist nicht maßstäblich. Es versteht sich, daß der Abbaubagger 4 im Verhältnis zu dem Gewinnungsschiff 1 viel kleiner ist.The schematic representation of FIG. 1 shows a floating ship 1 on the sea 2 above a mining site A, which is connected via the delivery line 3 of an air lifting system to a mining excavator 4 lowered into the sea. The representation is not to scale. It is understood that the excavator 4 is much smaller in relation to the mining ship 1 .

Der Abbaubagger 4 besitzt ein Raupenfahrwerk 5, auf dem über einen Drehkran 6 ein Aufbau 7 um eine zum Meeresboden 10 etwa senkrechte Achse schwenkbar angeordnet ist. An stelle des Raupenfahrwerks 5 könnte auch ein Schreitwerk 28 vorgesehen sein, wie es in Fig. 1 rechts gestrichelt angedeutet ist. In einer Steuer- und Antriebszentrale 8 befinden sich ein Hydrauliksystem und Steuersysteme für den Antrieb des Raupenfahrwerks und für den Drehantrieb und die Schwenkbewegung des Abbauwerkzeugs 12, welches an der Abbaubrust 9 arbeitet und über einen heb- und senk baren Ausleger 11 an dem Aufbau 7 gelagert ist. Das von dem Abbauwerkzeug 12 abgebaute Bodenmaterial wird in einer weiter unten noch zu beschreibenden Weise in eine Leitung 15 überführt, die in die Förderleitung 3 des Lufthebesy stems übergeht. 13 bezeichnet die Druckluftzuführung, 14 die Einspeisedüse des Lufthebesystemes, an der die Druck luft in die Förderleitung 3 eingepreßt wird, um den Inhalt der Förderleitung 3 unter dem Druck des außen anstehenden Wassers nach oben in Bewegung zu setzen.The excavator 4 has a crawler chassis 5 , on which a structure 7 is arranged so as to be pivotable about an axis approximately perpendicular to the seabed 10 via a rotating crane 6 . Instead of the crawler chassis 5 , a walking mechanism 28 could also be provided, as indicated by the dashed line in FIG. 1. In a control and drive center 8 there is a hydraulic system and control systems for driving the crawler chassis and for the rotary drive and the pivoting movement of the mining tool 12 , which works on the mining chest 9 and is mounted on the body 7 via a lifting and lowering arm 11 is. The degraded by the mining tool 12 soil material is transferred in a manner to be described later in a line 15 which merges into the delivery line 3 of the Lufthebesy stems. 13 denotes the compressed air supply, 14 the feed nozzle of the air lifting system, at which the compressed air is pressed into the delivery line 3 in order to set the content of the delivery line 3 under the pressure of the outside water in motion upwards.

In Fig. 2 sind die geförderten Körner oder Brocken des Bodenmaterials mit 19 bezeichnet und durch geschlossene Kringel dargestellt, während die eingepreßten Luftblasen durch die Punkte 20 wiedergegeben sein sollen.In Fig. 2, the conveyed grains or chunks of the soil material are designated 19 and represented by closed squiggles, while the pressed-in air bubbles are to be represented by points 20 .

Gemäß Fig. 2 gelangt das Bodenmaterial im Sinne des Pfei les 21 in ein trichterförmiges Mundstück 30 und passiert dann die in die Förderleitung 3 mündende Leitung 15.Referring to FIG. 2, the bottom of the material passes Pfeiffer les 21 in a funnel-shaped mouthpiece 30 for the purposes and then passes through the opening into the conveying line 3 line 15.

Aus Fig. 2 ist noch eine Saugdüse 16 erkennbar, die über den Meeresboden 10 "schnüffelt", um vom Abbauwerkzeug 12 abgebautes aber nicht aufgenommenes, auf dem Meeresboden 10 liegengebliebenes Restmaterial zu erfassen. Das Materi al wird mittels einer Pumpe 17 und einer Leitung 18 einge saugt, die kurz vor der Einspeisedüse 14 für die Hebeluft in die Förderleitung 3 mündet.A suction nozzle 16 can also be seen from FIG. 2, which "sniffs" over the seabed 10 in order to detect residual material that has been broken down but not picked up by the mining tool 12 and remains on the seabed 10 . The materi al is sucked in by means of a pump 17 and a line 18 , which opens shortly before the feed nozzle 14 for the lifting air into the delivery line 3 .

In der Fig. 3 ist der Unterwasser-Abbaubagger 4 vergrößert dargestellt. Die Saugdüse 16 ist mittels Stützen 22 am rückwärtigen Ende des schwenkbaren Aufbaus 7 angeordnet, um das liegengebliebene Material aufnehmen zu können. Nahe dem Steuer- und Antriebszentrum 8 ist der Ausleger 11 an von dem Aufbau 7 hochragenden Pilonen 23 (Fig. 1) um eine horizontale Achse 24 auf- und niederschwenkbar angeordnet. Die Schwenkung wird durch Hydraulikzylinder 25 bewirkt, die am vorderen Ende des Aufbaus 7 angreifen. Der Ausleger 11 ragt nach vorne über den Aufbau 7 und das Raupenfahr werk 5 hinaus und trägt am freien Ende zwei nach dem Hin terschneidprinzip arbeitende Abbauwerkzeuge 12. Je nach Bedarf können auch nur ein Abbauwerkzeug oder mehr als zwei Abbauwerkzeuge vorhanden sein. Durch die Bewegung des Auslegers 11 werden auch die Werkzeuge 12 auf- und nieder bewegt. Durch Verschwenken des Aufbaus 7 durch die ver tikale Achse 26 des Drehkranzes 6 können die Werkzeuge 12 auf einem horizontalen Kreisbogen verschwenkt und schließ lich durch das Raupenfahrwerk 5 im Sinne des Pfeiles B vor- und zurückbewegt werden. Das ganze erfolgt fernge steuert, wobei nicht gezeigte Steuerkabel und Kabel für die elektrische Energie von dem Gewinnungsschiff 1 hinab in die Steuer- und Antriebszentrale 8 verlaufen. Durch einen schematisch als Kreis gezeigten Korb 29 ist dafür gesorgt, daß die Kabel nicht abknicken können.In FIG. 3 of the underwater A mining excavator 4 is shown enlarged. The suction nozzle 16 is arranged by means of supports 22 at the rear end of the pivotable structure 7 in order to be able to take up the material which has remained. Near the control and drive center 8 , the boom 11 is arranged on pilons 23 projecting from the structure 7 ( FIG. 1) so that they can be swiveled up and down about a horizontal axis 24 . The pivoting is effected by hydraulic cylinders 25 which engage at the front end of the structure 7 . The boom 11 protrudes forward over the structure 7 and the crawler track 5 and carries at the free end two cutting tools 12 working according to the rear cutting principle. Depending on requirements, there may be only one removal tool or more than two removal tools. The movement of the boom 11 also moves the tools 12 up and down. By pivoting the structure 7 through the ver tical axis 26 of the slewing ring 6 , the tools 12 can be pivoted on a horizontal circular arc and finally Lich moved back and forth by the crawler track 5 in the direction of arrow B. The whole thing is remote controlled, with control cables and cables (not shown) for the electrical energy running from the recovery ship 1 down into the control and drive center 8 . A basket 29 , shown schematically as a circle, ensures that the cables cannot kink.

Damit das Raupenfahrwerk 5 oder das Schreitwerk 28 nicht durch herabgefallene und auf dem Meeresboden 10 lagernde Brocken oder Anhäufungen des Bodenmaterials behindert werden bzw. diese überklettern müssen, sind an der Vor derseite des Raupenfahrwerks 5 vor jeder Raupenkette oder dergleichen Räumschilde 27 angebracht, die das Material seitlich aus dem Weg drängen. Zum Abtrag des an der Ab baubrust anstehenden Bodenmaterials dienen die insgesamt mit 12 bezeichneten Abbauwerkzeuge, die jeweils einen Abtragsarm 35 umfassen, der an seinem vorderen Ende einen Abtragskopf 47 trägt, der während des Abbauprinzips mit tels eines nicht dargestellten hydraulisch betriebenen Rotationsmotors angetrieben wird. Das andere Ende des Abtragsarmes 35 ist jeweils mittels eines Scharniergelenks 43 derart an dem Ausleger 11 befestigt, so daß das Abbau werkzeug 12 um die Scharnierachse S des Scharniergelenks 43 verschwenkt werden kann. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform mit zwei Abbauwerkzeugen 12 sind zwei Scharniergelenke 43 symmetrisch bezüglich einer vertikal durch den Ausleger 11 hindurchlaufenden Symmetrieebene K angeordnet, so daß die Scharnierachsen S für die Abtrags arme 35 parallel zueinander liegen.So that the crawler track 5 or the walking gear 28 are not hindered by falling and lying on the sea floor 10 chunks or clusters of soil material or have to climb over them, front of the crawler track 5 in front of each caterpillar track or the like clearing blades 27 are attached which hold the material push sideways out of the way. To remove the soil material from the breasts, the total designated 12 mining tools, each comprising a removal arm 35 which carries at its front end a removal head 47 which is driven during the mining principle by means of a hydraulically operated rotary motor, not shown. The other end of the removal arm 35 is in each case attached to the arm 11 by means of a hinge joint 43 such that the removal tool 12 can be pivoted about the hinge axis S of the hinge joint 43 . In the embodiment shown in FIG. 3 with two removal tools 12 , two hinge joints 43 are arranged symmetrically with respect to a plane of symmetry K running vertically through the arm 11 , so that the hinge axes S for the removal arms 35 are parallel to one another.

Dem Verschwenken eines jeden Abtragsarmes 35 um die Schwenkachse S dient jeweils ein als hydraulisch betätig bare Kolben-/Zylindereinheit ausgebildeter, längenvaria bler Krafterzeuger 46, der einerseits im Abstand von dem Scharniergelenk 43 an dem jeweiligen Abtragsarm 35 ange lenkt ist, und der sich andererseits an einem weiteren, an dem Ausleger 11 angebrachten Gelenk 42 abstützt. Der Aus leger 11 ist an seinem vorderen Ende als Doppelwandung ausgeführt, wobei der Abstand zwischen den beiden Wandun gen derart gewählt ist, daß in dem Zwischenraum zwischen den Wandungen die Gelenke 42, 43, die Krafterzeuger 46, die Abtragsarme 35 und die Leitung 15 Platz finden. Die obere Wandung des Auslegers 11 dient dann zum Schutze der Betätigungseinrichtung der Abbauwerkzeuge 12 vor herabfal lendem Bodenmaterial.The pivoting of each removal arm 35 about the pivot axis S serves as a hydraulically operable piston / cylinder unit, length-variable bler force generator 46 , which on the one hand is spaced from the hinge joint 43 on the respective removal arm 35 , and on the other hand another joint 42 attached to the boom 11 . From the casual 11 is designed at its front end as a double wall, the distance between the two Wandun conditions is chosen such that the joints 42 , 43 , the force generator 46 , the removal arms 35 and the line 15 place in the space between the walls Find. The upper wall of the boom 11 is then used to protect the actuating device of the removal tools 12 from the soil material which falls down.

Zusätzlich können an den einander zugewandten Oberflächen der Seitenwandungen beispielsweise kreisbogenförmig ver laufende, erhabene Führungsflächen vorgesehen sein, mit denen der Abtragsarm gleitend zusammenwirkt und über die Abtragsreaktionskräfte in den Ausleger 11 eingeleitet werden, so daß die Scharniergelenke 43 entlastet werden.In addition, can be provided on the mutually facing surfaces of the side walls, for example, circular arc ver, raised guide surfaces with which the removal arm slides together and are initiated via the removal reaction forces in the boom 11 , so that the hinge joints 43 are relieved.

Der Aufbau der Abtragsköpfe 47 ergibt sich aus Fig. 4. Eine von einem nicht gezeigten Rotationsmotor angetriebene Welle 48 ist am vorderen Ende des Abtragsarmes 35 durch ein Doppelrollenlager 49 gelagert. Auf einem am Wellenende vorgesehenen Kegelsitz 50 ist drehfest ein Trägerkranz 51 angebracht, der im Betrieb der Abbauwerkzeuge rotiert wird. Der Trägerkranz 51 weist drei zur Längsmittelachse M beabstandete, einen Winkel von jeweils 120° zueinander bildende Bohrungen 52 auf, deren Achsen M vom Abtragskopf 47 fort gesehen auf die Längsmittelachse M des Abtrags armes 35 in einem spitzen Winkel von etwa 10° zulaufen.The structure of the removal heads 47 results from FIG. 4. A shaft 48 driven by a rotary motor, not shown, is supported at the front end of the removal arm 35 by a double roller bearing 49 . On a conical seat 50 provided on the shaft end, a carrier ring 51 is attached in a rotationally fixed manner and is rotated during operation of the removal tools. The carrier ring 51 has three spaced from the longitudinal central axis M, an angle of 120 ° to each other forming bores 52 , the axes M seen from the removal head 47 to the longitudinal central axis M of the removal arm 35 taper at an acute angle of about 10 °.

Die Bohrungen 52 dienen der Lagerung dreier jeweils iden tischer, um die Achse N drehbarer Schneidrollen 53. Diese wiederum bestehen aus einem zur Achse N rotationssymmetri schen Schneidrollenkörper 54, der sich zur ebenen Stirn fläche 55 hin leicht konisch erweitert. An den Schneidrol lenkörper 54 schließt sich ein bis zur Stirnfläche 55 stark konisch erweiterter Bereich 56 an, dessen äußerer Rand mit dem äußeren Rand der zur Achse N senkrechten Stirnfläche 55 die scharfwinklige Schneide einer Schneid rolle 53 bildet.The holes 52 are used to store each of three identical genetic, rotatable about the axis N cutting rollers 53rd These in turn consist of a cutting roller body 54 which is rotationally symmetrical to the axis N and which widens slightly conically towards the flat end face 55 . At the Schneidrol steering body 54 is followed by an up to the end face 55 greatly conically enlarged area 56 , the outer edge of which forms the sharp-angled cutting edge of a cutting roll 53 with the outer edge of the end face 55 perpendicular to the axis N.

Im folgenden soll nun die Funktionsweise des Abbaubaggers kurz erläutert werden.The operation of the excavator will now be described are briefly explained.

Die Abtragsköpfe 47 eines jeden Abbauwerkzeugs 12 werden durch Ein- bzw. Ausfahren der als hydraulische Kolben- Zylindereinheit ausgebildeten Krafterzeuger 46 um ihre jeweilige Scharnierachse S verschwenkt. Bei dieser Ver schwenkbewegung trägt der rotierende Abtragskopf 47 eine Schicht des an der Abbaubrust 9 anstehenden Bodenmaterials ab. Die Abtragsarme 35 werden dabei vorzugsweise gegen sinnig verschwenkt. Hierzu sind die beiden Kolben-/Zylin dereinheiten über nicht dargestellte hydraulische Steuer mittel separat betätigbar. Auftretende Abtragsreaktions kräfte heben sich durch diese Art der Steuerung zumindest teilweise gegenseitig auf. Nach Erreichen einer vollen Schwenkbewegung des jeweiligen Abtragsarmes 35 erfolgt ein Absenken des Auslegers mittels der Hydraulikzylinder 25. Eine weitere Gesteinsschicht wird nun durch Schwenken der Abtragsarme mit Hilfe der Krafterzeuger 46 in umgekehrter Richtung abgetragen. Anschließend wird der Ausleger 11 weiter abgesenkt und der Abtragvorgang beginnt von vorn. Das Ausbringen des mittels der Abtragsköpfe 47 gelösten Materials erfolgt mit Hilfe des weiter oben erläuterten Lufthebeverfahrens. Zum Einsaugen des losgelösten Materi als in die Leitung 15 ist diese mit dem trichterförmigen Mundstück 30 versehen, welches im Betrieb bis nahe an die abzutragende Abbaufront reicht, um ein besonders effek tives Absaugen des gelösten Bodenmaterials zu ermöglichen.The removal heads 47 of each removal tool 12 are pivoted about their respective hinge axis S by retracting or extending the force generator 46 designed as a hydraulic piston-cylinder unit. In this Ver pivotal movement, the rotating removal head 47 removes a layer of the soil material present on the excavation breast 9 . The removal arms 35 are preferably pivoted against sensibly. For this purpose, the two piston / cylinder units can be actuated separately via hydraulic control means, not shown. Any erosion reaction forces that occur at least partially cancel each other out through this type of control. After a full pivoting movement of the respective removal arm 35 , the boom is lowered by means of the hydraulic cylinders 25 . Another rock layer is now removed in the opposite direction by pivoting the removal arms with the aid of the force generators 46 . The boom 11 is then lowered further and the removal process begins again. The material loosened by means of the removal heads 47 is discharged with the aid of the air lifting method explained above. For sucking in the detached material than in the line 15 , this is provided with the funnel-shaped mouthpiece 30 , which in operation extends close to the removal front to be removed, to enable particularly effective suction of the detached soil material.

Um zu vermeiden, daß im Bereich zwischen den beiden Ab tragsarmen 35 Gesteinsschichten stehenbleiben, kann wahl weise der Aufbau 7 um die vertikale Achse 26 geschwenkt werden, oder es wird ein zyklisches Überschneiden des Bereichs vor dem Mundstück 30 vorgesehen. Die Abtragsarme 35 werden dann gegenläufig verschwenkt, bis sie in etwa parallel zueinander stehen. Die Bewegungsrichtung des einen Abtragsarmes 35, beispielsweise des linken in Fig. 3, wird dann umgekehrt, während die Bewegungsrichtung des anderen, in Fig. 3 rechten Abtragsarmes 35 beibehalten wird, bis dieser um einen gewissen Winkel in den Abtrags bereich des linken Abtragsarmes hineinverlagert wurde. Das trichterförmige Mundstück 30 ist in diesem Falle derart am Ausleger 11 angebracht, daß es der Überschnittbewegung der Abtragsarme 35 ausweichen kann. To avoid that in the area between the two low-bearing 35 rock layers remain, the structure 7 can optionally be pivoted about the vertical axis 26 , or a cyclic overlap of the area in front of the mouthpiece 30 is provided. The removal arms 35 are then pivoted in opposite directions until they are approximately parallel to one another. The direction of movement of one removal arm 35 , for example the left one in FIG. 3, is then reversed, while the direction of movement of the other, in FIG. 3 right removal arm 35 is maintained until it has been displaced by a certain angle into the removal area of the left removal arm . The funnel-shaped mouthpiece 30 is in this case attached to the boom 11 in such a way that it can avoid the overcut movement of the removal arms 35 .

Nachdem eine gesamte Schicht der Abbaubrust 9 vor dem Abbaubagger 4 abgetragen wurde, wird dieser mittels des Raupenfahrwerks 5 vorbewegt, und der gesamte, geschilderte Abbauvorgang beginnt von neuem, gegebenenfalls in umge kehrter Richtung.After an entire layer of the excavation chest 9 has been removed in front of the excavator 4 , this is moved forward by means of the crawler chassis 5 , and the entire described mining process begins again, if necessary in the opposite direction.

Claims

1. underwater soil mining device for use in cooperation with a mining ship ( 1 ),
with a vehicle movable on the seabed ( 10 ),
with means provided on the vehicle for releasing soil material located on the sea floor ( 10 ), in particular hard rock formations, which comprise at least one support arm which can be pivoted at least about an axis running approximately perpendicular to the removal plane,
characterized by
that the means for loosening the soil material include at least one tool ( 12 ), which is designed such that the rock by creating additional free areas according to the ratio of compressive and tensile strength with less pressure on the tool than the pressing-quet cutting deduction is sheared off.

2. Underwater soil removal device according to claim 1, characterized in that at least one tool is arranged on a boom ( 11 ) which can be pivoted up and down about an approximately horizontal axis ( 24 ).

3. Underwater soil removal device according to claim 1 or 2, characterized in that the tool comprises a support arm ( 35 ), which is equipped with a rotationally driven removal head ( 47 ) with an approximately about the longitudinal central axis (M) of the removal arm ( 35 ).

4. Underwater soil removal device according to claim 3, characterized in that the removal arm ( 35 ) with the aid of a force generator ( 46 ) is pivotable about at least one pivot axis.

5. Underwater soil removal device according to claim 4, characterized in that the removal arm ( 35 ) is pivotable at least by approximately 90 °.

6. Underwater soil removal device according to claim 4 or 5, characterized in that the pivot axis (S) is provided on the end of the removal arm ( 35 ) opposite the removal head ( 47 ).

7. Underwater soil removal device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the removal head ( 47 ) comprises one or more on its end face ( 55 ) eccentrically to the longitudinal central axis (M) attached cutting rollers ( 53 ).

8. Underwater soil removal device according to claim 7, characterized in that at least three, preferably five cutting rollers ( 53 ) on the end face ( 55 ) of the removal head ( 47 ) are provided.

9. underwater soil removal device according to claim 8, characterized in that the angular distances from each other adjacent cutting rollers ( 53 ) are constant.

10. Underwater soil removal device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the axes (N) of the cutting rollers ( 53 ) from the end face ( 55 ) of the removal head ( 47 ) seen on the longitudinal central axis (M) of the removal arm ( 35 ) taper at an acute angle.

11. Underwater soil removal device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the vehicle has a crawler track ( 5 ).

12. Underwater soil removal device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the vehicle has a hydraulic walking mechanism ( 28 ).

13. Underwater soil removal device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the vehicle is a excavator ( 4 ) with a to the seabed ( 10 ) substantially parallel axis ( 24 ) pivotable boom jib.

14. Underwater soil removal device according to claim 13, characterized in that the force generator ( 46 ) is a Kol ben / cylinder unit, one end of which is pivotally connected to the pivot axis (S) and connected to the support arm ( 35 ) and the other end of which supported on the boom ( 11 ).

15. Underwater soil removal device according to claim 14, characterized in that on the boom ( 11 ) raised guide surfaces are provided, with which the support arm ( 35 ) cooperates slidably.

16. Underwater soil removal device according to one of claims 13 to 15, characterized in that the means for releasing two working according to the undercut principle tools ( 12 ), the pivot axes (S) approximately opposite one another on both sides a Sym metriequerebene (K) of the boom ( 11 ) are provided.

17. Underwater soil removal device according to claim 16, characterized in that the two removal arms ( 35 ) can be pivoted independently of one another.

18. Underwater soil removal device according to one of claims 16 or 17, characterized in that the removal arms ( 35 ) in the pivoting range of each other ren removal arm are pivoted so that the degradation chest ( 9 ) on both sides of the symmetry transverse plane (K) by an angle is overlapped.

19. Underwater soil removal device according to one of the claims 16 to 18, characterized in that the angle is about 15 °.

20. Underwater soil removal device according to one of claims 1 to 19, characterized in that the Förderlei device ( 3 ) is part of an air lifting device operated by the extraction vessel ( 1 ).

21. Underwater soil removal device according to one of claims 1 to 20, characterized in that an additional suction nozzle ( 16 ) for receiving on the seabed ( 10 ) lying residual material is provided on the vehicle.

22. Underwater soil removal device according to claim 21, characterized in that a pump ( 17 ) is arranged in the line in the suction nozzle ( 16 ) which ends the material detected by the suction nozzle ( 16 ) under pressure into the delivery line ( 3 ) feeds.

23. Underwater soil removal device according to one of claims 1 to 22, characterized in that at least one dozer blade ( 27 ) for lateral displacement with respect to the direction of travel of the vehicle on the sea floor ( 10 ) lying material is provided on the front facing the mining breast.