DE2603832B2

DE2603832B2 - Unterwasser-Erz-Feststoff-Förderanlage

Info

Publication number: DE2603832B2
Application number: DE19762603832
Authority: DE
Inventors: Alfred Karl Dr.Rer.Nat. Wienands; Hermann Wienands; Rudolf Christian Prof. Dr.-Ing. Wienands
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-02
Filing date: 1976-02-02
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE2603832C3; DE2603832A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwasser-Erz-Feststoff-Förderanlage zur hydraulischen Förderung erzhaltiger Feststoffe von sehr tiefen Meeresböden, bestehend aus einem Arbeitsschiff mit in einem Unterwasserpumpenraum angeordneten Hauptpumpen und einem dacei befindlichen Erzbunker sowie einer Förderrohrleitung mit Hilfspumpwerken.

Eine derartige Förderanlage ist aus der Zeitschrift »Umschau aus Wissenschaft und Technik, 1971, Heft 4, Seite 132, Bild 1« bekannt. Dort sind Förderanlagen für die Tiefsee gezeigt, die je aus einem Arbeitsschiff und einer Förderrohrleitung bestehen, wobei eine Förderrohrleitung mit Hilfspumpwerken versehen ist und ein Arbeitsschiff mit einem Unterwasserpumpenraum mit darin angeordneten Hauptpumpen und einem dabei befindlichen Erzbunker versehen ist. Über die Anordnung und Ausbildung der Förderrohrleitung im Arbeitsschiff ist nichts näheres ausgeführt und über die Ausbildung und Anordnung der Hilfspumpwerke in der Förderleitung ist lediglich gesagt, daß es sich hierbei um sogenannte »Bypass«-Pumpen handelt.

Es soll nun die Aufgabe gelöst werden, eine Unterwasser-Erz-Feststoff-Förderanlage der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie sich ohne öfter notwendige Montagen den veränderlichen Meerestiefen und sich ändernden Fördergut anzupassen vermag.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Unterwasser-Erz-Feststoff-Förderanlage der eingangs genannten A;^-t vorgesehen, daß die Förderrohrleitung oben schwenkbar und um 360° drehbar und tr''-skopartig ausziehbar angeordnet ist sowie von einer einseitig drehbar und gefedert gelagerten Hebelbühne getragen wird und daß jedes Unterwasserhilfspumpwerk als Teil der Förderrohrleitung aus mehreren in einem zylindrischen Hohlraum eingehängten Unterwasserpumpen und einem zentral angeordneten geschlitzten Rohr, aufgeschweißten Rohren, Rundgummi sowie einem um den Hohlraum angeordneten luftgefüllten äußeren Hohlring besteht

ίο Durch diese Anordnung der Unterwasserpumpen wird ein Teil des Förderwassers der Wasser-Feststoffsäule durch die als Rückschlagklappen wirkenden geschlitzten Wände der zentral im Hilfspumpwerk vorhandenen Förderrohrteile hindurch ins Meer zu-

v- rückgefördert.

Dadurch wird die Verschmutzung der Meeresoberfläche innerhalb der biologisch wichtigen Schichten wesentlich verringert. Die beweglichen Teile aller Förderaggregate kommen bei dieser Anordnung der Unterwasserpumpen mit den Feststoffen im Förderwasser nicht in Berührung. Die federnde Aufhängung der Förderrohrleitung an der Hebelbühne ergibt eine größere Sicherheit Bei dieser Förderanlage erfolgt die Hebung und Lagerung der Erzknollen zunächst nur bis unter die Meeresoberfläche. Die Lagerung derselben entlastet deshalb den Schiffsraum über Wasser.

Durch die Anc-rdnung mehrerer Unterwasserpumpen, auf die die Förderleistung verteilt ist, können einzelne Unterwasserpumpen vorübergehend abgeschaltet werden. Damit kann sowohl im Störungsfall eine Mindest-Fördergeschwindigkeit der Wasser-Feststoffsäule aufrecht erhalten werden als auch die Förderleistung an die Menge der geförderten Feststoffe angepaßt werden.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Förderanlage sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Unterwasser-Erz-Feststoff-Fördc'anlage ist im folgen-

*o den näher erläutert:

!n F i g. 1 sind einige unter Wasser befindliche Räume des als Ringschiff ausgebildeten Arbeitsschiffes gezeigt In diesen durch senkrechte und waagerechte Trennwände des Ringschiffes begrenzten Räume beginnt die bis fast auf den Meerpsboden führende Förderleitung der Förderanlage. Der Funktionsablauf und Aufbau der Fürderanlage ist folgender:

Nach Inbetriebnahme der Pumpen 78,66,65 (F i g. 1) gelangt die gemischte Wasser-Feststoff-Ton-Säule in den durch Leitbleche und Siebbleche entsprechend unterteilten als Erzbunker dienenden untersten Raum unter den Hauptpumpenraum des Ringschiffes 3. Die geförderten Feststoffe fallen bzw. sinken in diesen Bunker nach unten und lagern hier bis zum Abtransport in einem Frachtschiff. Hierfür erhält jeder Raum des Ringschiffes 3, der als Bunker für Erze vorgesehen ist, am äußeren Umfang einen geschlossenen Raum 72, in den die Erzknollen durch den Schieber 71 dann hineingelangen, wenn z. B. zum Transport der Erze dieser Schieber 71 geöffnet wird.

Dia Förderleitung 70 ist in den oberen stopfbuchsenartigen Rohrteilen an den K-Stücken zweimal drehbar gelagert bzw. eingeführt. Das fast horizontal skizzierte Teilstück d<ir Förderleitung 70 (Fig. 2) wird als konzentrisches Doppelrohr ineinanderliegend ausgebildet. Es läßt sich um 360" drehen und fast um die doppelte Länge vergrößern bzw. teleskopartig ausziehen — also verlängern. Deshalb kann das obere unter

Wasser befindliche Teilstack der Förderleitung 70 (F i g. 2) bei einer Anhebung der ganzen Förderleitung nach oben aus dem Wasser herausgehoben werden. Das Montieren und Demontieren eines Rohrstückes ist damit Ober Wasser möglich. Bei einer Senkung der Förderleitung 70 (F i g. 2) nach unten ist eine Verlängerung der gesamten Förderleitung 70 um zusätzlich 40 bis 50 Meter oder mehr möglich.

Für einen normalen Förderbetrieb kann die gesamte Förderrohrleitung mittels Winden und Kran auf einer federnd gelagerten Hebebühne 68 (Fig. 1) vorübergehend aufgehängt werden.

Dies ist besonders bei Nachtbetrieb nach eingestellter Förderung wünschenswert

Durch die sich im Betrieb dauernd ändernden mittleren spez. Gewichte der stark gemischter. Wasser-Feststoff-Tcn-Säule in der Förderleitung (abhängig auch von der Lagerdichte der Erzknollen) ändert sich auch etwa proportional die Reibungshöhe innerhalb der Förderleitung.

Um notwendigerweise eine Verstopfung dsr Förderleitung durch schon teilweise geförderte aier wie nach unten sinkende Erzknollen und Tonteilchen, z. B. bei Unterbrechung der Förderung zu verhindern, ist die Beibehaltung einer Mindestgeschwindigkeit im Förderrohr dringend erforderlich bzw. zu gewährleisten. Deshalb wird ein durch einen äußeren Hohlring 82 (Fig.3) gewichtslos und noch auftreibend gemachtes Hilfspumpwerk 73,78 (F i g. 3) oder mehrere, zentral zur Förderleitung angeordnet

Mit Hilfe von Unterwasserpumpen 78 (F i g. 3) dieser Hilfspumpwerke wird das »Anfahren« der großen Hauptpumpen 6S (F i g. 1) erleichtert

Auch wird eine Mindestgeschwindigkeit im Förderrohr (ohne eigentliche Erzknollenförderung) bei Störungen oder Arbeiten am oberen Förderrohr mit Hilfe der Pumpen 78 (F i g. 3) der Hilfspumpwerke erzwungen.

Hierfür erhält das im Hilfspumpwerk 73 (Fig.3) angeordnete zentral sitzende Rohr 75 (Fig.3) genügend Schi'.tzreihen, die mit Hilfe von aufgeschweißten Rohren 76 und Rundgummi 77 zu einem rohrartigen Rückschlagventil vereinigt werden. Mit 5olchen Hilfspumpwerken werden nicht nur die »Ansaugverhältnisse« für die Hauptpumpen 65 verbessert, sondern auch bei Störungen aller Art (in manchen Fällen mit Hilfe von Notstromaggregaten) die in eine» sehr langen Förderleitung sich befindlichen Schwebestoffe, insbesondere Erzknollen, »in Schwebe« gehalten und dadurch die gefürchtete Verstopfung einer solchen Leitung vermieden.

Erläuterungen zu F i g. 1

Die F i g. I zeigt den ungefähren Schnitt durch einen Teil bzw. durch einen Raum des unteren Ringschiffes 3. Der für die Beladung von Frachtschiffen und zur Unterbringung von Elevatoren oder kleinen Mammutpumpen notwendige Behälter 72 ist angedeutet

Ferner sind Hauptpumpen 65 und Pumpen 66 cowie das zur Kontrolle der Fördermenge notwendige Meßgerät 67 skizziert

Die Eintrittsstelle für die gemischte Wasser-Feststoffmenge in den Erzbunker ist ebenso zu erkennen wie das Ablenkblech und die Eintrittsstelle für das von schwereren Feststoffen befreite Wasser in die Pumpenleitung 65. Auf dem unteren Deck des Fangschiffes 3 ist

ίο die Hebelbühne 68 und die dafür notwendige Federung 69 für die vorübergehende Aufhängung oder Abstützung der Förderrohrleitung zu erkennen. Es ist auch ein Teil der oberen Förderrohrleitung 70 mit Formstücken bzw. K-Stücken sowie ein Hilfspumpwerk 73 mit den

Unterwasserpumpen 78 gezeigt Erläuterungen zu F i g. 2

Die obere Teilfläche des untersten Hohlringes des Ringschiffes 3 ist mit den anteiligen Verbindungssäulen 4 zu erkennen.

Zur Hauptsache soll die Anordnung der in dieser Fig.2 fast horizontal skizzierten kurzen Förderrohrstrecke 70 mit den Armaturen und Formstücken und dem stopfbuchsenartigen Rohrteil 79 für die Drehung im Rohrteil gezeigt werden.

Während die Hilfstragbühne 80 zur Aufhängung oder Abstützung der Förderrohrleitung 70 vorübergehend

dienen soll, ist die ähnliche Hilfsbühne 81 zur Anlehnung und vorübergehenden Festlegung des hochgehobenen

Förderrohres 70 gedacht

Die Verbindungssäule 4 des Ringschiffes in der Mitte dieser Figur zeigt die Lage des zentral angeordneten Aufzuges in der Verbindungssäule 4 und die um diese herum angeordneten Treppen mit Zwischenpodesten.

Erläuterungen zu F i g. 3

Die sich oft ändernden und größtenteils unbekannten Strömungsverhältnisse im Förderrohr einer sehr langen Förderleitung machen ein Hilfspumpwerk notwendig.

Mit diesem um das Förderrohr angeordneten Pumpv ;rk 73 ist das Anfahren der Hauptpumpen und die Anpassung an unterschiedliche Rohrreibungen bzw. an die sich stets ändernden Mischungsverhältnisse im Förderrohr bestens gewährleistet.

Diese Figur zeigt den nach Einschaltung mit Wasser gefüllten zylindrischen Hohlraum 73 mit eingebauten bzw. eingehängten Unterwasserpumpen 78. Der durch den Hohlring 82 ohne Wasserfüllung gebildete Schwimmkörper kann beliebig verlängert und mehimais übereinander angeordnet werden.

Das Rohr-Rückschlagventil aus geschlitztem Rohr 75 aufgeschweißten Rohren 76 und den langen Rundgummi 77 dient auch der Förderung von mit tonigen Beimengungen behaftetem Meerwasser ohne sonstige größere Feststoffe.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Unterwasser-Erz-Feststoff-Förderanlage zur hydraulischen Förderung erzhaltiger Feststoffe von sehr tiefen Meeresböden, bestehend aus einem Arbeitsschiff mit in einem Unterwasserpumpenraum angeordneten Hauptpumpen und einem dabei befindlichen Erzbunker sowie einer Förderrohrleitung mit Hilfspumpwerken, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrohrleitung (70) oben schwenkbar und um 360° drehbar und teleskopartig ausziehbar angeordnet ist sowie von einer einseitig drehbar und gefedert gelagerten Hebelbühne (68. 69) getragen wird und daß jedes Unterwasserhilfspumpwerk als Teil der Förderrohrleitung aus mehreren in einem zylindrischen Hohlraum (73) eingehängten Unterwasserpumpen (78) und einem zentral angeordneten geschlitzten Rohr (75), aufgeschweißten Rohren (76), einem Rundgumrni (77) sowie eiii.em um den Hohlraum (73) angeordneten !uitgefülken äußeren Hohlring (82) besteht (F i g.! und 3).

2. Unterwasser-Erz-Feststoff-Förderanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erzbunker (3) den Wassergemischstrom umlenkende Bleche und siebartige, zur unteren Bunker-Entleerungsöffnung (71) hin gerichtete Rutschbleche aufweist.

3. Unterwasser-Erz-Feststoff-Förderanlagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entwässerung der Erzbunker (3) Pumpen (66) mit vertikaler Welle vorgesehen sind, die vom Unterwasserpumpenraum in den £rzbunker (3) hinabreichen.