DE2264248C3 - Schürfgerät zur Gewinnung von Rohstoffen vom Meeresboden - Google Patents

Description

ist

11. Abbaugerät insbesondere nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die als Schürfkübel ausgebildeten Schaufeln (1 bis 5) teilweise siebartig ausgebildet sind und daß in ihrem Inneren und/oder vor der Eintrittsöffnung zum HaI-terungsrohr (6) ein grobes Sieb (10) zum Aushaken größerer Stücke angeordnet ist

12. Abbaugerät nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß den als Schürfkübeln ausgebildeten Schaufeln (1 bis 5) in Umlaufrichtung zum Zusammenschieben der Mineralien je mindestens ein Rechen (13) vorgeschaltet ist

13. Abbaugerät nach einem der Ansprüche 1 bis 1?, dadurch gekennzeichnet daß vor den Fahrwerken Kratzerketten oder feststehende, schräg angeordnete Rechen angeordnet sind, durch welche das zu schürfende Gut aus dem Bereich der Fahrwerke in den Arbeitsbereich der Schaufeln (1 bis 5] verbringbar ist

14. Abbaugerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß das Halterungsrohr (6) für die Tragkonstruktion der Schaufeln (1 bis 5) in den Fahrwerken höheneinstellbar verlagert ist

15. Abbaugerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß die Höheneinstellung fernsteuerbar ist

Die Erfindung bezieht sich auf ?in Abbaugerät füi auf dem Meeresboden lagernde Mineralien, insbesondere ManganknoUen, mit einer nach Art eines kreiszylindrischen Rohres ausgebildeten, in Abbaurichtung quer verfahrbaren, um seine Längsmittelachse drehbar angeordneten Tragkonstruktion, insbesondere für zumindest als Ladeeinrichtung dienende Schaufeln, durch die das geschürfte Gut einem im Raum innerhalb der Tragkonstruktion aufgenommenen Zwischenfördermit tel aufgebbar ist welches an ein das geladene Gut zur Meeresoberfläche weiterförderndes Fördersystem an geschlossen ist

Die Nutzung von festen Rohstoffen, die am Meeres boden vorkommen, wie erzhaltige Sande, Erzschläm me, Phosphorite und Manganknollen wird in absehbarer Zukunft immer mehr wirtschaftliche Bedeutung er langen. Ihre Ausbeutung ist zum Teil schon im Gange Dabei mußte man sich bisher auf Lagerstätten in fla chen Gewässern beschränken, die mit herkömmlicher Geräten wie Löffel-, Eimerketten-, Greif- oder Saug baggern gewinnbar sind. Zur Gewinnung wertvollei Sedimente aus größerer Tiefe, insbesondere der söge nannten ManganknoUen, die in allen Ozeanen weit ver breitet sind, hat man bisher nur tastende Versuche un ternommen und dabei Schleppkübel an langen Seiler

Oder Schlepprechen mit hydraulischer Förderung durch «ine Rohrleitung eingesetzt

Bei großen Meerestiefen erfordert die Gewinnungsanlage hohe Investitionskosten, die wirtschaftlich nur bei einer hohen Fördermenge zu rechtfertigen sind. Fördermengen von etwa It)OOOt je Tag werden nach durchgeführten Modellrechnungen für das Minimum in einer wirtschaftlich arbeitenden Anlage angesehen.

Da die Tiefseesedimente (ManganknoHen) meist nur in relativ geringer Dichte je Flächeneinheit vorkommen, ist es erforderlich, in der Zeiteinheit große Flächen, d. h. einen breiten Streifen abzubauen, denn die Vortriebsgeschwimdigkeit des Abbaugeräts ist durch die Verhältnisse im Wasser begrenzt

Legt man z. B. eine Besetzungsdichte von 10 kg Manganknollen je m² zugrunde, wie sie nach veröffentlichten Prospektionsergebnissen häufig anzunehmen ist, und eine 20stündige Förderzeit pro Tag, so wird bei einer Fahrgeschwindigkeit des Abbaugeräts von 0,5 m/sec ein 28 m breites Abbaufeld vorzusehen sein.

Die aus einem solchen breiten Streifen gewonnenen Rohstoffe müssen durch ein geeignetes Querfördermittel zum Hauptfördersystem, welches die Stoffe zur Meeresoberfläche bringt zugeführt werden. Dieses Hauptfördersystem wird nach bisher bekannten Oberlegungen vorzugsweise ein Rohrfördersystem sein, in welchem durch eine Wasserströmung die gewonnenen Rohstoffe entweder unmittelbar oder in Gefäßen nach oben getragen werden. Bei unmittelbarer Förderung der Rohstoffe im Wasserstrom tr.uß die Stückgröße auf etwa '/3 des Rohrdurchmessers begrenzt sein, um keine Verstopfung im Rohr zu erhalten. Andererseits soll taubes Feingut wie Sand und Schlick in möglichst geringer Menge mitgeführt werden.

Es ist bereits ein Gewinnungsgerät nach der deutsehen Offenlegungsschrift 1 923 966 bekannt das mittels einer feststehenden, über den Meeresboden gezogenen Schneidvorrichtung das zu fördernde Gut vom Meeresboden schürft und in den Bereich drehbarer Schöpfräder bringt, die den weiteren Transport übernehmen.

Ein wesentlicher Nachteil des genannten Gewinnungsgeräts besteht darin, daß sich in <1< η zahlreichen Spalten zwischen den Schürfschneiden und den Ringen der Schöpfrad »r Fördergut einklemmt und die Drehung behindert — dies um so mehr, als die Drehung der Schöpfräder nur durch Reibungsschluß mit dem Meeresboden bewirkt wird. Weiter ist es von Nachteil, daß in den Zwischenräumen zwischen den Schneiden, in denen die Antriebsringe der Schöpfräder rieh bewegen. So Fördergut liegen bleibt, das von den Schöpfrädern nickt aufgenommen wird.

Auch ist eine Vorrichtung zur Aufnahme von Proben aus auf dem Meeresboden lagernden Gut bekannt (DT-OS 2 111 417), wobei diese Vorrichtung aus einer Ladeeinrichtung und einem mit Kammern versehenen Magazin besteht, dessen Kammern nacheinander an die Entladestelle der Ladeeinrichtung heranführbar sind. Die Ladeeinrichtung ist als Becherwerk oder als Schaufelrad ausgebildet.

Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht, abgesehen davon, daß es sich um einen Probenehmer handelt darin, daß sie konstruktiv in der Breite beschränkt und für eine kontinuierliche Mineralförderung ungeeignet ist.

Des weiteren ist ein Unterwasserschürfgerät (DT-OS 2 015 894) mit einer den Gewässerboden abschürfenden Schneideneinrichtung, einer innerhalb des Geräts untergebrachten Auffangvorrichtung für das geschürfte Material und Mitteln zur Förderung des geschürften Materials von der Schneideneinrichtung zur Auffangvorrichtung bekannt das aus einem Förderrad mit radial nach außen vorgezogenen Rändern und einem förderbandartigen Gurt besteht, der im Bereich des zu fördernden Materials zwischen den Rändern des Förderrades geführt ist

Gleichzeitig ist ein Unterwasserschürfgerät nach der zur obengenannten DT-OS 2015 894 in einem Zusatzverhältnis stehenden DT-OS 2055410 zu nennen, bei dem in dem von den vorgezogenen Rändern und dem förderbandartigen Gurt gebildeten Raum etwa in radialer Richtung hineinragende Spaten vorgesehen sind, die von einer im Inneren des Rades angeordneten Kurvenscheibe geführt werden, wobei die Kurvenscheibe im Bereich des zu fördernden Gutes konzentrisch zur Drehachse und im übrigen Bereich nach innen abgebogen ist

Der Nachteil solcher Unterwasserschürfgeräte besteht darin, daß sie nur ein schmales Feld bestreichen und nur zur Probenahme tauglich sind. Eine Aneinanderreihung solcher gleichartiger Gewinnungselemente ist zwar denkbar, doch ist eine solche Aneinanderreihung nvt den gleichen Nachteilen verbunden, wie sie bereits bei dem Gerät nach der deutschen Offenlegungsschrift 1 923 966 genannt worden sind.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Schürfgerät zur Gewinnung von Rohstoffen vom Meeresboden zu schaffen, das über ein breites Abbaufeld unter Vermeidung von Fördergutverlusten einen möglichst vollständigen Abbau gewährleistet und das unter geringem Kraftaufwand bei einer hohen Förderleistung ein störungsunanfälliges und wirtschaftliches Gewinnungsverfahren ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die sowohl als Gewinnungs- als auch als Ladeeinrichtung dienenden Schaufeln am Außenmantel der Tragkonstruktion angeordnet sind, daß die Tragkonstruktion mit ihrem Innenmantel konzentrisch ein in Fahrwerken fest verlagertes kreiszylindrisches Rohr umgibt &n dem die Tragkonstruktion drehbar gehaltert ist, daß die Tragkonstruktion mittels motorischen Antriebs mit der Unterseite in Abbaurichtung angetrieben ist, daß ferner das Zwischenfördermittel innerhalb des Halterungsrohres aufgenommen ist und das schließlich bei der Übergabe des geladenen Gutes an das Zwischenfördermittel Entladeöffnungen der Schaufeln sich mit öffnungen im Mantel des Halterungsrohres überdecken.

Der technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Geräts besteht im wesentlichen darin, daß die Schaufeln, die die Mineralien vom Meeresboden aufnehmen, gleichzeitig als Fördermittel zum Transport des Gutes in das Querfördermittel im Inneren des Geräts ausgebildet sind und somit wesentliche Energie für Fördermittel eingespart wird. Auch ist durch eine derartige Anordnung ein Faktor für die Störanfälligkeit von Schürigeräten ausgeschaltet.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Tragkonstruktion ein kreiszylindrisches inneres Mantelrohr aufweist, welches das in die hydraulische Fördereinrichtung eingeschaltete Halterungsrohr für die Tragkonstruktion mit geringem Spiel konzentrisch umgibt und im Bereich der Schürfkübel Öffnungen aufweist, die sich bei der Gutübergabe an die hydraulische Fördereinrichtung mit zugeilörigen öffnungen des HaHeningsrohres überdecken.

Ebenso ist es vorteilhaft daß ein regelbarer Teil des

Wasserstroms der hydraulischen Fördereinrichtung vor Eintritt in das Halterungsrohr abgezweigt und durch Hydraulikmotoren geleitet wird, die zum Antrieb der Fahrwerke und zum Drehen der Tragkonstruktion für die Schaufeln dienen, wobei es sich als besonders erfinderisch erweist, daß die Eintrittsöffnungen des Halterungsrohres zwecks Regelung des Material- und Wassereintritts in der Größe veränderbar sind.

Auch ist es im Rahmen der Erfindung von Vorteil, daß die als Schürfkübel ausgebildeten Schaufeln teilweise siebartig ausgebildet sind und daß in ihrem Inneren und/oder vor der Eintrittsöffnung zum Halterungsrohr ein grobes Sieb zum Aushalten größerer Stücke angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Schürfgerät,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch das Schürfgerät nach der Linie H-II in der F i g. 1 und

Fig.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das in F i g. 1 im Schnitt dargestellte Schürfgerät besteht im wesentlichen aus einer nach Art eines kreiszylindrischen Rohres ausgebildeten, um eine Längsmittelachse drehbar angeordneten Tragkonstruktion, auf deren äußeren Mantel 8 die Schaufeln 1 bis 5 angeordnet sind. Die Vorwärtsbewegung der Tragkonstruktion verläuft quer zu ihrer Längsmittelachse. Die Drehrichtung der Schaufeln 1 bis 5 verläuft im Uhrzeigerdrehsinn. Innerhalb der Tragkonstruktion ist ein kreiszylindrisches Rohr 6 vorgesehen, das feststehend gegenüber der Tragkonstruktion angeordnet ist

Die Schaufeln 1 bis 5 weisen auf ihrer, bei Aufnahme von Mineralien dem Meeresboden zugewandten Außenseite Feinsiebe 9 auf. Zur Abscheidung von Überkorngrößen, die bei der anschließenden Förderung Schwierigkeiten bereiten könnten, sind zwischen den Schaufeln 1 bis 5 und den in dem kreiszylindrischen Rohr 6 angeordneten Zwischenfördermittel Grobsiebe 10 derartig angebracht, daß auf den Grobsieben 10 liegenbleibendes Gut bei Drehung der Schaufeln 1 bis 5 hinter dem Gerät abgeworfen wird.

Ist als Zwischenfördermittel im Rohr 6 eine hydraulische Förderung vorgesehen, so erhält das Rohr 6 am Umfang Eintrittsöffnungen 7, wie dies besonders deutlich aus F i g. 2 zu entnehmen ist Die Eintrittsöffnungen 7 werden bei Umdrehung der Schaufeln 1 bis 5 jeweils dann freigegeben, wenn eine Schaufei in Entleerungsstellung steht. Die Eintrittsöffnungen 7 werden nach Vorbeigang der Schaufeln 1 bis 5 durch den Mantel 8 der zylinderförmigen Tragkonstruktion abgedeckt. Die Verteilung der Schaufeln 1 bis 5 auf Umfang und Länge der Tragkonstruktion ist so gewählt, daß innerhalb des hydraulischen Förderrohres 6 unter Berücksichtigung der Strömungsgeschwindigkeit und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Schaufeln 1 bis 5 ein möglichst gleichmäßiger Feststoff-Transportstrom entsteht. Die

ίο hydraulische Förderung oder Zwischenförderung aus dem Gewinnungsgerät kann unmittelbar in die zur Meeresoberfläche führende Rohrleitung übergehen, ohne daß es einer besonderen Übergabeeinrichtung bedarf.

Die Wasserströmung der hydraulischen Förderung, die in bekannter Weise durch Saug- oder Druckpumpen oder nach dem Airlift-Prinzip oder nach anderen Methoden aufrechterhalten wird, kann auch zum Antrieb des Gewinnungsgeräts verwendet werden, indem regelbare Teilströme durch Hydraulikmotoren geleitet werden und dort ein Teil ihrer Energie abgeben.

Um Hindernissen und Unebenheiten auf dem Meeresboden auszuweichen, wird die drehbare Tragkonstruktion in ihrem Fahrwerk in gewissem Maße heb- und senkbar gestaltet.

• Das Anheben wird durch eine elektronische Steuerung bewirkt, die ihre Impulse über ein Sonargerät erhalten könnte, das den Bereich vor dem Gerät ständig abtastet

In Fig.3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die in dem Rohr 6 vorgesehene Zwischenförderung geschieht über einen Gurtförderer 11. Das Rohr 6 weist im oberen Bereich öffnungen auf, in denen Siebe 10 zur Ausscheidung von Überkorn vor-

gesehen sind. Unterhalb der öffnung sind Einschürfrutschen 12 angeordnet. Das auf dem Sieb 10 liegenbleibende Grobkorn wird durch die hintere Kante der umlaufenden Schaufel abgestreift und hinter dem Gerät abgeworfen. Die Schaufeln 1 bis 5 sind ebenfalls an den Außenseiten mit Feinsieben 9 versehen. Bei 13 ist ein Rechen dargestellt, der der Schaufel 1 zugeordnet ist und in seinem Arbeitsbereich das stückige Erz zusammenschiebt so daß es von der Schaufel aufgenommen wird, wenn diese beim weiteren Drehen und Vorwärtsschreiten der Tragkonstruktion ihrerseits zum Eingriff in den Meeresboden kommt

In ähnlicher Weise läßt sich die Konstruktion gestalten, wenn statt des Gurtförderers ein Kratzförderer oder ein Schneckenförderer gewählt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Abbaugerät für auf dem Meeresboden lagernde Mineralien, insbesondere Manganknollen, mit einer nach Art eines kreiszylindrischen Rohres ausgebildeten, in Abbaurichtung quer verfahrbaren, um seine Längsmittelachse drehbar angeordneten Tragkonstruktion, insbesondere für zumindest als Ladeeinrichtung dienende Schaufeln, durch die das ge- ίο schürfte Gut einem im Raum innerhalb der Tragkonstruktion aufgenommenen Zwischenfördermittel aufgebbar ist, weiches an ein das geladene Gut zur Meeresoberfläche weiterförderndes Fördersystem angeschlossen ist, dadurch gekenn- zeichne», daß die sowohl als GewinnuRgs- als auch als Ladeeinrichtung dienenden Schaufeln (1 bis

S) am Außenmantel (8) der Tragkonstruktion angeordnet sind, daß die Tragkonstruktion mit ihrem Innenmantel konzentrisch ein in Fahrwerken fest verlagertes kreiszylindrisches Rohr (6) umgibt, an dem die Tragkonstruktion drehbar gehalten ist, daß die Tragkonstruktion mittels motorischen Antriebs mit der Unterseite in Abbaurichtung angetrieben ist, daß ferner das Zwischenfördermittel innerhalb des Halterungsrohres (6) aufgenommen ist und daß schließlich bei der Übergabe des geladenen Gutes an das Zwischenfördermittel Entladeöffnungen der Schaufeln (1 bis 5) sich mit öffnungen im Mantel des Halterungsrohres (β) überdecken.

2. Abbaugerät nach Anspruch 1, dadurch gekennteichnet, daß die Schaufeln (1 bis 5) als Schürfkübel ausgebildet und in Umfangs- und Axialrichtung verleih am Außenmantel (8) der Tragkonstruktion angeordnet sind.

3. Abbaugerät nach Anspruch 2, dadurch gekennteichnet daß die Schaufeln (1 bis 5) in Umfangsrichlung auf eine gemeinsame, zur Tragkonstruktion tangential gerichtete Ebene projiziert, in axialer Richtung, vorzugsweise mit gegenseitiger Überlappung, aneinander anschließen.

4. Abbaugerät nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder der aneinander anschließenden Umlaufbahnen der Schürfkübel zumindest ein Schürfkübel angeordnet ist.

5. Abbaugerät nach Anspruch 1 und einem der nachfolgenden Ansprüche, mit Einschaltung des Zwischenfördermittels in eine zur Meeresoberfläche führende hydraulische Fördereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion ein kreiszylindrisches inneres Mantelrohr (8) aufweist, welches das in die hydraulische Fördereinrichtung eingeschaltete Halterungsrohr (6) für die Tragkonstruktion mit geringem Spiel konzentrisch umgibt •nd im Bereich der Schürfkübel (1 bis 5) öffnungen 5s aufweist, die sich bei der Gutübernahme an die hydraulische Fördereinrichtung mit zugehörigen öffnungen des Halterungsrohres (6) überdecken.

6. Abbaugerät nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein regelbarer Teil des Wasserstroms der hydraulischen Fördereinrichtung vor Eintritt in das Halterungsrohr (6) abgezweigt und durch Hydraulikmotoren geleitet wird, die zum Antrieb der Fahrwerke und zum Drehen der Tragkonstruktion für die Schaufeln (1 bis 5) dienen.

7. Abbaugerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen des Halterungsrohres (6) zwecks Regelung des Material-

und Wassereintritts in der Größe veränderbar sind.

8. Abbaugerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenfördermittel als Schneckenförderer ausgebildet ist

9. Abbaugerät, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenfördermittel als Kratzerförderer ausgebildet ist

10. Abbaugerät, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß das Zwischenfördermittel als Gurtförderer ausgebildet