DE2657311A1 - Verfahren und vorrichtung zum losbrechen von steinklumpen aus einem boden unter dem wasser - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum losbrechen von steinklumpen aus einem boden unter dem wasser

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Description

M Kon/Sb,l5l
Ballast-Nedam Groep N.V. in Amsterdam, Amsterdamse Ballast Bagger en Grond (Amsterdam Ballast Dredging)B.V. in Amsterdam, und
Scheepswerf en Machinefabriek "De Liesbosch" B.V. in Amsterdam, Niederlande
Verfahren und Vorrichtung zum Losbrechen von Steinklumpen aus einem Boden unter dem Wasser.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Losbrechen von Steinklumpen aus einem steinigen Boden unter dem Wasser, v/obei die Klumpen mittels mindestens eines in den Boden einzusteckenden, über eine im wesentlichen parallel zur Bodenoberfläche verlaufende Bahn fortbewegten Meisseis gelöst werden.
Ein solches Verfahren ist bekannt. Bei den bekannten Verfahren wird unberührte Boden mit dem Meissel bearbeitet. Es erfordert eine grosse Kraft, die Steinklumpen loszubrechen und die Lebensdauer des Meisseis ist kurz wegen starken Ver schleisses und/oder Bruchs. Ausserdem weisen die losgebrochenen Steinklumpen sehr verschiedene Grossen auf. Das Entfernen grosser Klumpen ist z.B. mittels einer Saugbaggeranlage nicht durchführbar.
Die Erfindung bezweckt, die Möglichkeit zu schaffen, Steinklumpen mit geringer Kraft zu lösen und die gelösten Steinklumpen unterhalb eines vorherbestimmten, zum Hochsaugen mit-
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tels einer Saugbaggeranlage geeigneten Masses zu halten. Nach der Erfindung wird zu diesem Zweck die Struktur der Oberschicht des steinigen Bodens dadurch gestört, dass an über die Bodenflache verteilten Stellen Verdränger von oben her in den Boden gedrängt werden,
Die Erfindung schafft ausserdem eine Vorrichtung zum Losbrechen von Steinklumpen aus einem steinigen Boden unter dem Wasser, die mindestens einen in den Boden zu steckenden Meissel, einen Meisselträger für denselben und Fortbewegungsmittel zur Fortbewegung des Meissels längs einer zur Bodenfläche nahezu parallelen Bahn enthält und die durch ein Verdrängerwerkzeug mit einer Anzahl in gleichen Abständen von einander an diesem angebrachter Verdränger gekennzeichnet ist.
Die vorerwähnten und weiteren Merkmale der Erfindung wird in der .nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
die Figuren 1, 11, 14 und 17 schematisch ein Verfahren nach der Erfindung mit jeweils einer anderen Vorrichtung nach der Erfindung,
Figur 2 in vergrössertem Masstab eine schematische Ansicht der Saugdüse nach Figur 1,
Figur 3 teilweise einen axialen Schnitt durch ein Flügelrad einer Pumpe nach Figur 1,
Figur 4 eine Ansicht des Teils in Figur 3,
Figur 5 eine Ansicht in Richtung der Pfeile V-V in Figur 2, Figur 6 nur einen Teil der hinteren Ansicht der Figur 2, Figur 7 und Figur 9 je eine Abart des Teiles VII der Figur 2,
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Figur 8 eine Ansicht in Richtung der Pfeile VIII in Figur 7, Figur 10 einen Schnitt längs der Linie X-X in Figur 9,
Figur 12 in vergrössertem Masstab eine Seitenansicht des Teils XII in Figur 11.,
Figur 13 in vergrössertem Masstab einen Schnitt durch den Teil XIIi in Figur 11,
Figur 15 in vergrössertem Masstab eine Draufsicht auf den Teil XV in Figur 14,
Figur 16 in vergrössertem Masstab eine Ansicht des Teils XVI in Figur 14, und
Figur 18 in vergrössertem Masstab den Teil XVIII in Figur
Bei jedem der in den Figuren 1,11,14 und 17 (siehe insbesondere Figur 2) dargestellten Verfahren nach der Erfindung werden Steinklumpen aus einem unter dem Wasser 1 liegenden, steinigen Boden 2 gelöst mittels mindestens eines aber vorzugsweise einer Reihe nebeneinander und in einem Abstand voneinander angeordneter, in den Boden 2 einzusteckender Meissel 3. Die Struktur der oberen Schicht 4 des steinigen Bodens 2 wird dadurch gestört, dass an über die Bodenfläche verteilten Stellen 5 Verdränger 6 in den Boden 2 gedrängt werden.
Die Vorrichtung nach den Figuren 1 bis 6 besteht aus einer Saugbaggeranlage 7, die ein mit Fortbewegungsmitteln wie einer angetriebenen Schraube U versehenes, in der Richtung 9 fahrendes Fahrzeug 8 mit einem Laderaum 10, eine Pumpe 12,. ein an die Pumpe 12 angeschlossenes, schwenkbar am Fahrzeug 8 aufgehängtes Saugrohr 14, ein an diesem schwenkbar befestigtes Saugrohr 13, einen an dieses angeschlossenen Schleppsaugkopf 18 und - in der Fortbewegungsrichtung 9 gesehen - vorne am Schleppsaugkopf 18 angebrachtes Verdrängerwerkzeug 22 enthält.
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Die Stellung der Saugrohre 13 und 14 ist mittels Winden 15 und Kabel 16 einstellbar. Eine Pressleitung 17 verbindet die Pumpe 12 mit dem Laderaum 10. Der Schleppsaugkopf 18 ist um ein oberes Gelenk 19 schwenkbar mit dem Saugrohr 13 verbunden. Eine untere Verbindung 20 mit zwei Brechbolzen 21 erlaubt bei üeberlast eine ausweichende Hochschwenkung des Schlepp-
saugkopfes 18 um das Gelenk 19. Der Schleppsaugkopf 18 bildet ein Gestell, das sowohl den Meissel 3 als auch das Verdrängerwerkzeug 22 mit einer Anzahl in gegenseitigen Ab- . ständen a. an diesem angebrachter Verdränger 23 trägt. Das \ Verdrängerwerkzeug 22 besteht aus einer über die Bodenfläche 25 bewegbaren Rolle, die am Mantel 24 die Verdränger 23 trägt, die aus in einer Spitze endenden Stiften bestehen. Nach den •/Figuren 1 bis 6 haben die Verdränger 23 die Form schräger Kegel, wobei, in der Drehrichtung 29 gesehen, die Vorderfläche 26 der Verdränger 23 einen Winkel b mit der Radialli-.
nie 27 von 45° einschliesst, während die hintere Fläche 28 :
ο '
einen kleineren Winkel £ von z.B. 30 mit der Radiallinie :
27 einschliesst.
Die Verdränger 23 sind aus Gusstahl mit einer zulässigen Span-
nung von 4000 kgf/cm hergestellt und werden je mit einer vertikalen Kraft F von z.B. 40.000 bis 50.000 kfg in die Bodenfläche 25 gedrängt und sie haben eine Länge von z.B.7,5cm
Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich daher zum Bearbeiten eines steinigen Bodens z.B. Sandstein und Kalkstein mit einer Spaltfestigkeit von 100 kgf/cm , für welchse Spalten Meissel 3 benutzt werden, die je eine horizontale Kraft von 36 Tonnen f zur Bearbeitung eines Bodenstreifens mit einer Breite d von 55 cm bei einer Meisseleinstecktiefe e von 25 cm aufnehmen können.
Die Vorrichtung nach der Erfindung enthält ferner eine Anzahl gesonderter Meisselträger 30 mit je einem Meissel 3, welche Träger über ein durch einen Brechpin 31 gebildetes Brechele'-
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ment mit einem Gelenk 32 mit einem Verwindungsrahmen 33 des Schleppsaugkopfes 18 verbunden sind. Bei üeberbelastung des Brech stifts 31 kann ein Meisselträger 30 um sein Gelenk 32 in bezug auf den Rahmen 33 schwenken und somit in bezug auf den Schleppsaugkopf 18 ausweichen. Der Rahmen 33 ist an sich ,um das Gelenk 34 in bezug auf den Schleppsaugkopf 18 entgegen ι '
dem Druck eines Federelements 35 schwenkbar, das einen stark komprimierten Gaskissen 36 aufweist. Bei Üeberbelastung über einen vorherbestimmten Wert schwenkt der Rahmen 33 und treten ,alle Meissel 3 aus dem Boden 2 heraus. Darauf drückt das Federelement 35 die Meissel 3 wieder allmählich in den Boden 2 ein.
Abtastmittel· z.B. in Form einer elektrischen Leitung 37 geben den Bruch des Brechstifts 31 an und sind mit einem an der Bedienungsstelle 38 des Fahrzeugs 8 angeordneten Anzeiger 39 gekuppelt.
Durch ein Loch 40 jedes Meisselträgers 30 ist eine Leitung 37 geführt, die im Falle einer Schwenkbewegung des Meisselträgers 30 in bezug auf den Rahmen 33 unterbrochen wird.
Der Rahmen 33 ist in bezug auf den Schleppsaugkopf 18 einstell-» bar, da die Gelenkachse 43 des Federelements 35 mittels Abstandsplatten 41 in der axialen Richtung des Federelements 35 zwischen Stützen 42 verste^bar ist. Dadurch ist die Einstecktiefe e_ der Meissel 3 einstellbar.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach den Figuren 1 bis 6 ist folgende.
Während das Fahrzeug 8 von der Schraube 11 in der Fortbewegungsrichtung 9 angetrieben wird, ist der das Verdrängerwerk·=- zeug 22 tragende Schleppsaugkopf 18 durch die Schleppmittel bildenden Saugrohre 14 und 13 mit dem Fahrzeug 8 gekuppelt, das den Schleppsaugkopf 18 fortschleppt, der mit der Rolle über die Bodenfläche 25 rollt und mit grossem Druck auf diesem ruht. Infolgedessen werden die Verdränger 6 in die Oberschicht 4 eingedrängt, so dass in der Oberschicht 4 in regel-
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- 40 ν
massigen, gegenseitigen Abständen jf voneinander Risse 44 entstehen, längs deren Bruch stattfindet, da die Meissel 3 über eine im wesentlichen parallel zur Bodenfläche 25 verlaufende Bahn fortbewegt werden und dabei die obere Schicht 4 vom Boden 2 abstechen. Es entstehen dann lose Steinklumpen 45, die nach Mass hochgesaugt werden können, d.h. die Steinklumpen 45 sind so klein, dass sie mittels der Saugbaggeranlage 7 verarbeitet werden können. Sie können nicht nur in die zwi- [ sehen den Meissein 3 und dem Verdrängerwerkzeug 22 liegende Saugdüse 51 des Schleppsaugkopfes 18 eindringen und können bequem infolge der Saugkraft der Pumpe 12 von dem in Richtung der Pfeile 46 schnell einströmenden Wasser 1 aufwärts gefördert werden, sondern auch können sie einen mit Schaufeln 49 versehenen Rotor 48 (Figur 3 und 4) der Pumpe 12 passieren, da die äussere Form der Steinklumpen 45 innerhalb der Sphäre 50 bleibt, die einen maximal verarbeitbaren Klumpen darstellt. Durch den Schleppsaugkopf 18, die Saugrohre 13 und 14, die Pumpe 12 und die Pressleitung 17 gelangen die Steinklumpen 45 in den Laderaum 10.
Der Schleppsaugkopf 18 der Figuren 7 und 8 weicht von dem der Figuren 1 bis 6 dadurch ab, dass das Verdrangerwerkzeug 22 aus einer Reihe von Rollen 53 besteht, die in mehr als zwei Waagen 56 gelagert sind und entgegen kräftig vorgespannten Federn 54 aufwärts ausweichen können, wenn der zu bearbeitende Boden 2 zu hart wäre. Die Verdränger 6 dieses Verdrängerwerkzeugs 22 bestehen aus Längsriegeln 55, die sich in einem Abstand a. voneinander parallel zueinander erstrecken. Die Wangen 56 bilden einen vorwärts geneigten Schirm auf der ■Vorderseite des Schleppsaugkopfes 18, wodurch die Vorrichtung vor Stössen gegen eine Bodenerhöhung 57 geschützt ist.
Das Verdrängerwerkzeug 22 der Figuren 9 und 10 besteht aus einer Rolle, die an beiden Enden in einem selbsteinstellenden, sphärischen Lager 58 gelagert ist, wodurch das Verdrängerwerkzeug 22 unbedenklich elastisch verformen darf. Der Mantel 59 der Rolle ist mit Schweissplatten 60 versehen, an denen Gus-
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stücke 61 festgeschweisst werden können, die aus je einem Ringteil 62 und zwei an diesem geformten Verdrängern 6 bestehen.
Figur 11 zeigt ein Verfahren, in dem die Steinklumpen 45 Zunächst aus dem Boden 2 dadurch gelost werden, dass ein Gestell 52, das auf einem als Rolle ausgebildeten Verdränger'- . werkzeug 22 und auf einer Laufrolle 63 stützt und das ausserdem Meissel 3 trägt, durch ein den Schlepmitteln zugehörendes Kabel 64 mit einem dieses Gestell 52 fortschleppenden Schlepper 65 gekuppelt ist. Die Träger 30 der Meissel 3 sind durch einen Brechstift 66 und ein Gelenk 67 je schwenkbar an einem Rahmen 3 3 befestigt, der entgegen der Wirkung eines einen Gaskissen 36 enthaltenden Federelements 35 aufwärts schwenkbar ist. Die Laufrolle 63 hat kurze Verdränger 81, die auch die Oberschicht 4, sei es in geringerem Masse als die Verdränger 6, zerstören. Nachdem die Klumpen 45 aus einer wesentlichen Oberfläche des Bodens 2 gelöst sind, indem das Gestell 52 über parallele, anstossende Streifen verrolltwird, werden die Steinklumpen 45 mittels einer üblichen Saugbaggeranlage 68 hochgesaugt, die einen Schleppsaugkopf 69 nach Figur 13 aufweist. Der Schleppsaugkopf 69 ist fest mit dem Saugrohr 13 verbunden und wird unmittelbar auf der Bodenfläche 25 gehalten dadurch dass der Pegel des Gelenks 70 zwischen den Saugrohren 13 und 14 in Abhängigkeit von der Saugtiefe h derart eingestellt wird, dass der Winkel g_ zwischen dem Saugrohr 13 und der Horizontalen konstant bleibt.
In dem Verfahren nach Figur 14 wird zunächst der Boden 2 mittels eines Verdrängerwerkzeugs 17 gekratzt, das im wesentlichen aus einer Rolle 72 mit einem Zugbügel 73 besteht, der durch ein Schleppkabel 64 eines Schleppdampfers 65 fortgezogen wird, wobei die kegelförmigen, in axialer Richtung jeweils versetzten Verdränger 6 von oben her in die Bodenfläche 25 gedrängt werden. Nach dieser Oberflächenbehandlung wird der Boden 2 mit einer Saugbaggeranlage 74 bearbeitet, die einen Schleppsaugkopf 75 nach Figur 16 enthält. Dieser Schleppsaug-
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kopf 75 ruht mit einem Spaltstück 76 auf der Bodenfläche und hat ein Richtorgan 77, das entgegen der Wirkung einer Feder 35 aufwärts schwenken kann und an dem Träger 30 der Meissel 3 befestigt sind. Dieser Schleppsaugkopf 75 löst die Steinklumpen 45 von der oberen Schicht 4 und saugt diese hoch.
Die Saugbaggeranlage 78 der Figur 17 hat einen Schleppsaugkopf 79, wobei - in der Fortbewegungsrichtung 9 gesehen die Saugdüse 80 hinter den Meissein 3 und dem Verdrängerwerk zeug 22 angeordnet ist.
Die Meissel· 3 und die Verdränger 6 greifen gleichzeitig die Spaltflächen 82 an (siehe Figur 18) wodurch bei besonderen Steinarten eine besonders gute Äufbrechwirkung erzielt wird.
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Claims (1)

  1. ANSPRUCHE
    ^Verfahren zum Losbrechen von Steinklumpen aus einem steinigen Boden unter dem Wasser, wobei die Klumpen mittels mindestens eines in den Boden gesteckten, über eine im wesentlichen parallel zur Bodenfläche verlaufende Bahn fortbewegten jMeissels gelöst werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur der Oberschicht (4) des steinigen Bodens(2) dadurch 'gestört wird, dass an über die Bodenfläche (25) verteilten !Stellen (5) Verdränger (6,23) von oben her in den Boden (2) 'gedrängt werden.
    ;2. Vorrichtung zum Losbrechen von Steinklumpen aus einem •steinigen Boden unter dem Wasser, die mindestens einen in den. Boden einzusteckenden Meissel, einen Meisselträger und Fortbewegungsmittel zum Fortbewegen des Meisseis in einer im wesentlichen parallel zur Bodenoberfläche verlaufenden Bahn enthält, gekennzeichnet durch ein Verdrängerwerkzeug (22), mit einer Anzahl in einem Abstand (a.) voneinander an diesem angebrachter Verdränger (6,23).
    3. Vorrichtung nach Anspruch - 2 dadurch gekennzeichnet dass das Verdrängerwerkzeug (22) aus einer über die Bodenfläche (25) verrollbaren Rolle (22) besteht, an deren Mantel (24) die Verdränger (6,23) vorgesehen sind.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet dass die Verdranger(6,23) aus Riegeln bestehen.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet dass die Verdränger (6,23,) aus in einer Spitze endenden Stiften bestehen.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 5 dadurch gekennzeichnet dass die Verdränger (6,23) die Form schräger Kegel aufweisen.
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    7. Vorrichtung nach Anspruch 3,5 oder 6 dadurch gekennzeichnet dass am Mantel (24) der Rolle (22) Verdränger (6,23) enthaltende Gusstücke (61). festgeschweisst sind.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet dass der Mantel (24) der Rolle (22) mit an diesem befestigten Schweissplatten versehen ist, an denen die Gusstücke (61) festgeschweisst werden können.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8 gekennzeichnet durch ein Gestell (52) das sowohl die Meisselträger (30) als auch das Verdrängerwerkzeug (22) trägt.
    10.Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet dass der Meisselträger (30) in bezug auf das Gestell (52) einstellbar ist.
    11.Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet dass der Meisselträger (30) in bezug auf das Gestell (52) ausweichen kann.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet dass der Meisselträger (30) durch mindestens ein Brechelement (66) mit dem Gestell (52) verbunden ist.
    13. Vorrichtung nach Anspruch 12 gekennzeichnet durch den Bruch des Brechelements [66) angebende Abtastmittel, die mit an einer Bedienungsstelle (38) angeordneten Anzeigern (39) verbunden sind.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet dass der Meisselträger (30) über mindestens ein einen Hochdruckgaskissen (36) aufweisendes Federelement(35) mit dem Gestell (52) verbunden ist.
    15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14 gekennzeichnet durch ein das Verdrängerwerkzeug (22) tragendes
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    Gestell (52) das durch Schleppmittl ( 13,14,64) mit einem das Gestell (52) fortziehenden Fahrzeug (8,65) gekuppelt ist.
    16. Vorrichtung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet dass die Schleppmittel (14,64). ein Schleppkabel (64) enthalten.
    17. Vorrichtung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet
    dass die Schleppmittel (14) durch mindestens ein Saugrohr (13,14) eines Schleppbaggers (68,74) gebildet werden.
    18. Vorrichtung nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet dass das Gestell (52) aus einem Schleppsaugkopf (18,69,75,79) eines Saugrohrs (13,14) besteht, welcher Schleppsaugkopf (18,69,75,79) mittels eines oberen Gelenks (19) und einer unteren, bei Ueberbelastung weichenden Verbindung (20) schwenkbar und ausweichend mit dem Saugrohr (13,14) verbunden ist.
    19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet dass der Schleppsaugkopf (18) eine zwischen dem Meissel (3) und dem Verdrängerwerkzeug (22) angeordnete Saugdüse (51, Fig.1,2,7) aufweist.
    20* Vorrichtung nach Anspruch 17,18 oder 19, dadurch gekennzeichnet dass in der Fortbewegungsrichtung (9) gesehen, das Verdrängerwerkzeug (22) auf der Vorderseite des Schleppsaugkopfes (18) angebracht ist.
    21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 20 dadurch gekennzeichnet dass in der Fortbewegungsrichtung (9) gesehen, die Vorrichtung (7) auf der Vorderseite einen Schirm (56) enthält, der die Vorrichtung (7) vor Stössen an einer Bodenunebenheit schützt.
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    22. Vorrichtung nach Anspruch 17 r 18,20 oder 21, dadurch gekennzeichnet dass in der Fortbewegungsrichtung (9) gesehen, die Saugdüse (80, Fig. 17,18) hinter dem Verdrängerv/erkzeug (22) und hinter dem Meissel (3) angeordnet ist.
    709 8 26/0769
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