DE2304760A1 - Ausleger fuer den bohrkopf eines schlammbaggers - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

dr. ing. H. NEGENDANK · dipl-ing. H. HAUCK · dipl.-phys. W. SCHMITZ Dipl. Ing. E. Graalfs hamburg-münchen _Dipl# ^g. _{¥# ¥e}hn_ert

ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WAIL 41

TKL. 367428 TTND 36411S

TELEOR. NEGEDAPATENT HAMBURG

MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

TEL.3 38 05 8β

TELEGR. NEGEDAPATENT MÜNCHEN

Hamburg, den 31. Januar 1973

ELLICOTT MACHINE CORPORATION

16OO Block Bush Street, 2304 /Öl)

Baltimore. Maryland 21230/USA Ausleger für den Bohrkopf eines ,Hchlammbaggers

Jie .Erfindung betrifft Schlaimnbagger, genauer gesagt den Ausleger für den Bohrkopf eines Schlammbaggers.

üJrosionen von Me eres stranden sind in den vergangenen Jahren ungewöhnlich stark gewesen und der einzige praktische Weg, einen durch .erosion verloren gegangenen »Strandbereich wieder herzustellen, besteht darin, daß oand von benachbarten Ge= wässern auf den 3trand gepumpt wird. In einigen Gebieten ist oand in Buchten vorhanden, die Inseln vom Festland trennen, so daß der ochlammbagger, wenn genügend oand aus dieser Quelle zur Verfügung steht, nicht mit dem Problem des Hollen3 und Stampfens behaftet ist, wie dies der irall ist, wenn der ochlammbagger im offenen Ozean arbeitet.

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Wenn nicht genügend Sand in den Buchten vorhanden ist oder es keine Buchten gibt, stellt der Meeresboden nahe dem otrand die am leichtesten erreichbare oandquelle dar. Bisher war jedoch das Baggern mit Bohrköpfen im offenen üzean unwirt= schaftlich, da der Bagger nur an ruhigen Tagen im offenen Ozean arbeiten konnte. Bei den üblichen ochlammbaggern mit Bohrkopf war letzterer am jnide eines einteiligen, starren Auslegers angebracht, der mit seinem oberen üjnde unmittelbar an der Baggerbarke gelagert war, so daß der Ausleger beim Abwärtsstampfen der Barke infolge der vvellenwirkung den .Bohrkopf gegen den Meeresboden trieb und eine enorme Stoß= belastung auf die Lagerung zurück übertrug, so daß schwer= wiegende Beschädigungen des Auslegers der Lager usw. auftre= ten konnten. Um dies zu vermeiden, unterbrachen die im offenen Uzean arbeitenden ochlammbagger mit Bohrkopf ihre Arbeiten selbst bei verhältnismäßig mildem Seezustand und es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen dchlammbagger mit Bohrkopf zu schaffen, der. so ausgebildet ist, daß er über einen wesent= lieh weiteren Bereich von Seebedingungen arbeiten kann, als dies bisher mit den üblichen, Bohrköpfe verwendenden Schlamm= baggern der jjall war.

Genauer gesagt besteht ein Ziel der Erfindung darin, einen ^chlammbagger mit Bohrkopf zu schaffen, bei dem der Ausleger anstatt, ein starres, einteiliges Teil wie bisher zu sein, einen durch ein Verbindungsglied gelenkig verbundenen oberen und unteren Abschnitt hat, so daß der obere an der Bagger= barke gelagerte Abschnitt sich mit der Barke in der 3ee

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bewegen kann, ohne Stöße auf den unteren Abschnitt und den Bohrkopf zu übertragen.

Andere Ziele und die damit verbundenen Vorteile werden aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, jss zeigen»

Jj'ig. 1 eine Seitenansicht des vorderen iiaides eines Baggers gemäß der Erfindung, wobei ein Teil der steuereinrichtung schematisch gezeigt istj

Jj'ig. 2 eine verhrößerte Seitenansicht eines Auslegers entsprechend der Erfindung; und

ji'ig. 3 eine Vorderansicht des in ü'igur gezeigten Auslegers.

In den Zeichnungen ist mit 10 eine Baggerbarke bezeichnet, die die übliche Kommandobrücke 11 aufweist und deren vorderes £,nde in der üblichen weise bei 12 (siehe jj'ig*. 3) gegabelt ist, um auf Lagerzapfen 14 das obere ninde eines im. ganzen mit 16 bezeichneten Auslegers schwenkbar zu lagern.

Wie "klar ersichtlich, ist, besteht der Ausleger 16 anstelle eines einteiligen, starren Teiles aus zwei Teilen 18 und 20, wobei das innere iside des Teiles 18 auf den Lagerzapfen 14 aufgenommen ist, während das äußere Jtünde des anderen Teiles 2ü einen rotierenden Bohrkopf 22 trägt, der durch eine Welle 23 mit einem hydraulischen Motor oder Motoren 24 verbunden ist, aie ihre-Betriebsflüssigkeit über eine flexible Leitung 26 von der Barke erhalten.

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Gemäß der Erfindung sind das äußere und innere ünde der . Auslegerteile 18 und 20 schwenkbar mit den gegenüberliegenden Jinden eines Verbindungsgliedes 28 verbunden, wie dies in jjlgur 3 ersichtlich ist. Das Verbindungsglied 28 ist etwa H-förmig ausgebildet und weist obere Gabelschenkel 30 auf, die mit seitlichem Abstand angeordnete, sich nach vorn erstrek= kende Vorspränge 32 aufnehmen, die am äußeren jaide des Aus«= legerteils 18 vorgesehen sind. Lagerstifte 34 und 36 erstrecken sich durch fluchtende Bohrungen in den oberen Ga= beinschenke In 30 des Verbindungsgliedes und die Vorsprünge 32 des Auslegerteils 18, so daß sich das obere jtjinde des Verbindungsgliedes 28 frei um das äußere iünde des Ausleger= teils 18 verschwenken kann.

In gleicher Weise ist das· innere jünde des äußeren Ausleger= teils 2ü auf Schwenkstiften 38 und ^O gelagert und mit den unteren Gäbel_armen 42 des Verbindungsgliedes 28 verbunden. Der äußere Auslegerteil 20 trägt eine Zentrifugalpumpe 46, die von einem hydraulischen Motor oder Motoren 48 angetrieben ist, die ihre hydraulische Betriebsflüssigkeit über eine flexible Leitung i?0 von der Barke erhalten. Der Jtsinlaß der Pumpe 46 ist über ein oaugrohr i?2 mit dem Inneren des Bohr= kopfes 22 in üblicher Weise verbunden, während der Auslaß-. der Pumpe zu einem Durchgang durch den unteren iSchwenkstift 38 führt, der in üblicher V/eise durch eine Drehkupplung i>4 mit dem unteren ände eines Hohrabßchnitts i?6 verbunden ist, dessen oberes iünde durch eine gleiche Drehkupplung ί?8 mit einem Durchgang durch den oberen Schwenkstift 34 verbunden

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ist, der zu einer oaugleitung 59 führt, die der obere Auslegerteil trägt und die zum jjjinlaß einer zweiten Zentri= fugalpumpe 60 (siehe JiIg. 1) führt, deren Auslaß mit einer zum strand führenden Kohrleitung 61 verbindbar ist.

zwei mit seitlichem Abstand angeordnete konsolen 62 sind an der Überseite des unteren Auslegerteils 20 und zwei weitere Konsolen 63 am unteren jsnde des oberen Auslegerteils 18 befestigt. An jedem üonsol 63 ist das obere jmde eines hydraulischen Zylinders 64· befestigt, der einen ü-olben 66 enthält, dessen kolbenstange - 68 mit einem der üonsolen 62 am unteren Auslegerteil verbunden ist. Wie ersichtlich hat der Zylinder 64 eine iüinlaß öffnung 68^f unter dem kolben 66, die, wie schematisch in jeagur 1 gezeigt, durch eine Leitung 70 mit der hydraulischen Seite eines kombinierten hydro« pneumatischen Druckspeichers 72 in der Barke verbunden ist. Der Druckspeicher ist mit dem üblichen .kolben oder einer . Membrane 74- versehen, die die Hydraulikkammer 76 von der Druckluftkammer 7b tieaat, wobei letztere über eine Leitung 82 mit einem Druckluftreservoir 80 verbunden ist. Die Lei= tung 82 weist ein von Hand betätigbares Druckregelventil 84 auf, das in zweckmäßiger weise auf der ivommandobrücke der jsarke angeordnet isr, um leicht von üeni uaggerführer eingestellt; werden zu tonnen. Das Druckluftreservoir 80 wird von einem üLompressor 86 mit Druckluft gespeist. Obwohl nur ein Druckspeicher 72 gezeigt ist, werden vorzugsweise ein oder mehrereSpeicher mit jedem der hydraulischen Zylin»= der 64 verbunden. i>er äweck und die Betriebsweise der hy=

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draulisehen Zylinder und nolben 64 und 66 wird später noch ersichtlich.

Der Ausleger 16 wird zwischen seiner Arbeits- und üuhe= stellung durch eine Winde 86^f bewegt, die ein Drahtseil 87 tragt, das über Seilscheiben 88 und Qt) läuft, die ein Gerüst 92 trägt, das am vorderen mde der Barke und am äußeren üinde des Auslegerteils 18 angeordnet ist. Das Gerüst 92 kann sich nach vorn von der Barke erstrecljund die üblichen Haltevorrichtungen (nicht gezeigt) zur Abstützung des Aus* legers in seiner angehobenen i'ransportstellung tragen. Der Auslegerteil 18 trägt ebenfalls die üblichen Seilscheiben 94, um die sich Drahtseile 96 erstrecken, die sich von Winden 98 erstrecken und zur Verbindung.mit den üblichen Ankern geführt sind, um die Seitwärtsbewegung des ßohrkopfes des Auslegers usw. in der üblichen Weise während des Baggerns zu steuern.

Beim Betrieb wird die Barke auf ihren Arbeitsplatz ge= schleppt, die Heckanker abgesenkt und die anderen Anker in üblicher Weise ausgesetzt. Der innere Auslegerteil 18 wird dann in seine Arbeitsstellung abgesenkt, wobei der Zustand der See beachtet wird, so daß das untere jmde des Verbin== dungsgliedes einen ausreichenden Abstand über dem Meeres= boden 100 hat, daß er immer frei vom Boden bleibt, wenn sich der Bug der Barke abwärts bewegt, üs ist ersichtlich, daß, wenn das Verbindungsglied während einer Abwärtsbewegung der Barke auf dem Meeresboden anschlagen würde, ein Stoß beachtlicher Größe auf die »Schwenkstifte 14 des Auslegers

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übertragen würde, wobei der Hauptzweck der Erfindung die Verhütung einer derartigen Wirkung ist.

Wenn der innere oder Hauptauslegerteil 18 in Arbeitsstellung gebracht wird, wird dem Druckspeicher ausreichend hoher Druck zugeführt, so daß der .kolben b6 in dem hydraulischen Zylinder in zurückgezogener Stellung gehalten wird, um den unteren Auslegerteil im wesentlichen in einer angehobenen Stellung gegenüber dem Verbindungsglied 28 zu verriegeln. iiaehdem der obere Auslegerteil ordnungsgemäß in Stellung gebracht ist, vermindert der Baggerführer dem Luftdruck im Speicher auf eine vorbestimmte Höhe durch Betätigung des Ventils 84,bis das Gewicht des unteren Auslegerteils den üolben 66 gegen den darauf wirkenden hydraulischen Druck bewegt. Der Baggerführer entlastet niemals absieht= lieh den ganzen Luftdruck vom Speicher sondern er stellt das Ventil 84 so ein, daß der Speicherdruck- auf einer aus= reichenden Höhe gehalten ist, so daß der untere Ausleger= teil teilweise abgestützt ist und der Bohrkopf am Meeres= boden mit einer im wesentlichen konstanten vorbestimmten Kraft angreift unabhängig davon, ob sich das vordere Jünde der Barke in der See auf- und abbewegt.

Als Beispiel hierfür sei angenommen, daß, wenn überhaupt keine Abstützung des unteren Auslegerteils stattfände, der Bohrkopf mit einem Gewicht von 45 000 kg unmittelbar auf dem Meeresboden ruhen würde, jüb sei nun angenommen, daß ausreichender pneumatischer Druck dem Speicher zugeführt würde, um einen aufd en wölben b6 wirkenden hydraulischen

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zu erzeugen, der eine Anhebekraft von 22 500 kg auf den unteren Auslegerteil ausübt, so daß der Bohrkopf nunmehr mit einer abwärts gerichteten Kraft von 22 500 kg am Meeresboden angreift, was als erwünschte_ikraft für einen wirksamen .Baggervorgang bei Inbetrachtziehung des Zustande des Bodens ■angesehen wird, ma ist nunmehr ersichtlich, daß bei einer Aufwärtsbewegung der Barke infolge der Wellenwirkung das Gewicht des unteren Auslegerteils den Kolben abwärts gegen die hydraulische Kraft zieht, so daß der Kolben 74 im Speicher ansteigt und die Luft in der Drucklufteammer weiter komprimiert, wie Speicher sind jedoch so bemessen, daß die Druckluft änderung auf einen vorbestimmten Wert be= grenzt ist, so'daß der auf den Kolben 74- wirkende pneuma« tische Druck und infolgedessen die Anhebekraft des auf d en Kolben 66 wirkenden hydraulischen Drucks im wesentlichen konstant bleibt, so daß der Bohrkopf und der untere Aus«= legerteil infolge ihres Gewichtes bewirken, daß der Bohrkopf eine abwärts gerichtete Kraft von etwa 22 500 kg auf den Meeresboden ausübt. Unter umgekehrten Bedingungen, wenn sich der Bug der Barke senkt, wird der Bohrkopf zunehmend auf dem Meeresboden abgestützt, so daß die abwärts gericht tete, den hydraulischen Druck im Zylinder entgegenwirkende Kraft abnimmt, (xleichzeitig drückt der vorbestimmte pneu« matische Druck im Speicher den Speicherkolben 74 abwärts, so daß der auf den Kolben 66 wirkende hydraulische Druck fortfährt, eine Anhebekraft auf dien unteren Auslegerteil 20 von etwa 22 500 kg auszuüben.

Nachdem der Bohrkopf in Arbeitsstellung gebracht worden

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ist, "betätigt der ßaggerführer die hydraulischen motoren 24 und 48, um den Bohrkopf durch die am Ausleger angeordnete hydraulische Pumpe 46 anzutreiben und gleichzeitig setzt er die obere, auf der Barke angeordnete Pampe 60 in Betrieb.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß bei der Abwärtsbewegung des vorderen Teils der Barke auf &ee statt einen unmittelbar auf die Lagerstifte übertragenen otoßea infolge eines üjintreibens des Bohrkopfes in den Meeresboden, das eintreten würde, wenn der Ausleger starrwäre, der obere Auslegerteil sich gemäß der arfindung mit abwärts bewegt, ohne den Winkel des Auslegerteils zur Achse der 3arke zu verandern. Jedoch wird jeglicher abwärts gerich= tete .3chub des oberen Auslegerteils nunmehr auf das obere iünäe des Verbindungsgliedes 28 ausgeübt, das sich lediglich gegenüber den Auslegerteil 18 verschwenkt, während sich das gegenüberliegende lünde des Verbindungsgliedes gegen= über dem jiaide des unteren Auslegerteils 2ü verschwenkt, so daß praktisch kein oder nur ein unbedeutender Anteil des ochubes des oberen Auslegerteils 18 auf den Bohrkopf und zurück auf die Lagerung übertragen werden kann.

Wenn die 3ee besonders rauh ist, kann es sein, daß der Bagger nicht arbeiten kann, da die Gefahr besteht, daE das Verbindungsglied am Meeresboden angreift. Unter diesen Umständen wurden die Baggerarbeiten eingestellt, aber nur bei ungewöhnlich rauhen Bedingungen. Die Baggerarbeiten können über einen großen Bereich des Seezustandes fortge= setztwerden, was bei üblichen Baggern nicht möglich ist.

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üs wurde festgestellt, daß ein gemäß der .Erfindung ausge= "bildeter Ausleger in /erschiedenen Ozeanen während etwa 90 ^c/o einer gegebenen Zeitdauer arbeiten icann, wohingegen em üblicher .bagger mit ±sohrkopf nur einen kleinen Bruch*= teil der gleichen gegebenen Zeitdauer arbeiten kann.

us ist oiiensichtiich, daß der j^rfindungsgegenstand abge= ändert werden kann, ohne vom iurfindungsgedanken, wie er in. den Ansprüchen zum Ausdruck kommt, abzuweichen.

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Claims (1)

1. 230A760 M

   Patentansprüche

   Λ A Ausleger für α'en Bohrkopf eines ächlammbagger-s, gekennzeichnet durch einen ersten starren Auslegerteil (1ö), der mit einem umde an einer Baggerbar&e (10) gelagert ist, einen zweiten starren Auslegerteil (20), der an einem Ende den Bohrkopf (22) trägt und ein Verbindungsglied (28), das die benachbarten Enden der Auslegeteile (18, 20) gelenkig verbindet.

   2») Ausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (22) von einem auf dem Ausleger (18, 20) angeordneten Antrieb (24) antreibbar ist.

   3.) Ausleger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Bohrkopfes (22) einen auf dem zweiten Auslegerteil (20) angeordneten hydraulischen Kotor (24) aufweist.

   4.) Ausleger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem zweiten Auslegerteil (20) eine Zentrifugalpumpe (46) angeordnet ist, deren Einlaß über ein Saugrohr (52) mit dem Bohrkopf (22) und deren Auslaß über eine flexible Leitung (59) mit dem Einlaß einer zweiten auf der S»ggerbarke (10) angeordneten Pumpe (60) verbunden ist.

   5.) Ausleger nach Anspruch 1₅ dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende des ersten Auslegerteils (18) schwenkbar ro it einer an der Baggerbarke (10) vorgesehenen Lagerung (14) verbunden ist, daß der zweite Auslegerteil (20) mit

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   einer eine Hebekraft darauf ausübenden Hubvorrichtung (64) verbunden ist, und daß eine auf, durch den zweiten Ausleger« arm (20) beim Stampfen der Baggerbarke (10) in Se« bewirkte Belastungsänderung der Hubvorrichtung (64) ansprechende Ein«= richtung (72) vorgesehen ist, die die Hebekraft der Hubvor« richtung so ändert, daß die vom Bohrkopf (22) auf den Meeres« boden (100) ausgeübte Kraft zu jeder Zeit im wesentlichen konstant ist.

   6.) Ausleger nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß auf der Baggerbarke (10) eine von Hand betätigbare Steuereinrichtung (84) zur wahlweisen Einstellung der Hebe·= kraft der Hubvorrichtung (64) vorgesehen ist.

   7.) Auslege* nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung einen hydraulischen Zylinder (64) und einen Kolben (66) aufweist, die zwischen dem ersten und zweiten Auslegerteil (18 und 200 angeordnet sind, daß der Zylinder (64) einen Einlaß (68') aufweist, durch d«n der Kolben (66) mit Druckflüssigkeit entgegen dem Gewicht des zweiten Auslegetteils (20) beaufschlagt ist, daß d«r Einlaß (68^f) über eine Leitung (70) mit der Druckflüssigkeitskammer (76) eines auf der Baggerbarke (10) angeordneten Druckspei« chers (72) verbunden ist, und daß eine zweite Leitung (82)" mit ©inem von Hand betätigbaren Druckregelventil (84) die Druckluftkammer (78) des Druckspeicher (72) mit einer Druck» quelle (80) verbindet.

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   8.) Ausleger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Leitung (59) einen am Verbindungsglied (28) angeordneten Rohrabschnitt (56) aufweist, dessen eines Ende mittels einer ersten Drehkupplung (5*0 an den Auslaß der ^umpe (46) angeschlossen ist, während das andere Ende mittels einer zweiten Drehkupplung (58) mit dem einen i3nde eines vom ersten Auslegerteil (18) getragenen Rohres (59) verbunden ist, dessen anderes Ende mit der zweiten, auf der Baggerbarke (10) angeordneten Zentrifugalpumpe (60) ver= ■ bunden ist.

   9.) Ausleger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (28) durch obere und untere, mit seitlichem Abstand zueinander angeordnete Lagerstifte (34, 36 bzw. 38,40) mit den Auslegerteilen (18 und 20) verbunden ist, und daß der obere und der untere, auf der benachbart zu den Enden des ßohrabschnitts (56) liegenden Seite des Verbindungsgliedes (28) angeordnete Lagerstift (34 bzw.38) je einen sich koaxial hindurch erstreckenden Flüssigkeits= durchgang aufweist, und daß die Enden des Rohrabschnitts (56) über die Drehgelenke (54,58) und die Durchgänge in den Lagerstiften (34,38) mit dem Auslaß der Pampe (46) und mit dem vom ersten Auslegerteil (18) getragenen Rohr (59) verbunden sind.

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