DE2657311C3 - Vorrichtung zum Aufbrechen von hartem Boden unter Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbrechen von hartem Boden unter Wasser für das Saugbaggern rr· einem über den Boden ziehbaren Schleppkopf, an dem mindestens ein entgegen der Schlepprichtung angestellter Aufreißzahn und in Schlepprichtung gesehen aavor eine Rolle mit am Umfang verteilten, in den Boden eii.Jringenden Zähnen angeordnet sind.

Bisher wurden zum Aufbrechen von hartem Boden, wie beispielsweise gewachsenem Fels, Aufreißzähne oder Meißel verwendet, die jedoch wegen der erforderlichen großen Kräfte aufgrund von starkem Verschleiß und häufig auftretendem Bruch eine nur kurze Lebensdauer aufwiesen. Ein weiterer Nachtei! war, daß die aufgebrochenen Steinbrocken unterschiedliche Größe aufweisen, was ein Entfernen der Steinbrocken mittels Saugbaggeranlagen unmöglich machte.

Durch die DE-OS 23 41 051 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Saugbaggern von hartem Boden, in den auch Steine eingebettet sein können, bekannt, bei dem eine vor dem Meißel arbeitende Rolle mit in den Boden eindringenden Vorsprüngen vorgesehen ist. Diese Rolle ist mit einem Eigenantrieb versehen und unterstützt den Vortrieb des Schleppkopfes. Für das Aufbrechen von gewachsenem Fels sind die relativ schlanken Zähne wegen der auftretenden hohen Biegekräfte und die in erster Linie die Fortbewegung der Rolle fördernde Ausrichtung der Zähne nicht geeignet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die besonders zum Bearbeiten von gewachsenem Felsboden unter Wasser geeignet ist, um aus diesem mit Steinbrocken von annähernd vorgegebener Größe herausbrechen zu können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Rolle nicht angetrieben ist und die Zähne, im Querschnitt der Rolle gesehen, die Form von schiefwinkligen Dreiecken haben, deren in Drehrichtung der Rolle vorn liegende Flanke mit der durch die Spitze des Dreiecks verlaufenden Radiallinie einen Winkel von 45° und deren hintere Flanke mit dieser Radiallinie einen Winkel von ca. 30° einschließt.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können vor dem Aufreißzahn in dem aufzubrechenden gewachsenen Felsboden Rißlinien in regelmäßigen, den Abständen der Zähne an der Rolle entsprechenden Abständen eingearbeitet werden, die ein Ausbrechen voii· Steinbrocken in etwa vorgegebener Größe ermöglichen. Außerdem wird die auf den Aufreißzahn wirkende Kraft durch dessen Form ohne Schaden aufgenommen und damit kann dessen Lebensdauer verlängert werden.

Die Zähne können als in Längsrichtung der Rolle verlaufende Keile oder als schräge Kegel ausgebildet sein. Derartige Rollen sind an sich durch Straßenbearbeitungsgeräte, beispielsweise zum Aufbrechen von Straßenbelägen, bereits bekannt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig.! eine schematische Darstellung eines Schiffes mit einer Vorrichtung zum Aufbrechen von hartem Boden unter Wasser,

F i g. 2 eine schematische Ansicht der Vorrichtung aus F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig.3 eine Ansicht der Vorrichtung in Pfeilrichtung V-V aus der F i g. 2,

F i g. 4 eine Rolle in der Draufsicht,

Fig. 5 eine andere Rolle gemäß Fig. 2 in der Draufsicht, teilweise im Schnitt,

F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie X-X durch die Rolle gemäß der F i g. 5,

F i g. 7 eine andere Ausführungsform einer Aufbrechvorrichtung in der Seitenansicht und
Ji Fig.8 eine weitere Ausführungsform einer solchen Vorrichtung.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung werden durch wenigstens einen, vorzugsweise eine Reihe nebeneinander und in einem Abstand zueinander angeordneter Meißel 3 Steinbrocken aus einem unter Wasser 1 liegenden harten Boden 2 gelöst. Die obere Schicht 4 des harten Bodens 2 wird an über die Bodenfläche verteilten Stellen 5 (F i g. 2) durch Eindringen der Zähne 6 angerissen.

ή Die in den F ι g. I bis 3 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Saugbaggeranlage 7, die ein mit Fortbewegungsmitteln, wie einer angetriebenen Schraube 11, versehenes, in der Fortbewegungsrichtung 9 fahrendes Fahrzeug 8 mit einem Laderaum 10 und einer 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 — eine Vi vorne am Schleppsaugkopf 18 angebrachte Rolle 22 enthält. Die Stellung der Saugrohre 13 und 14 ist mittels Winden 15 und Kabel 16 einstellbar. Eine Preßleitung 17 verbindet die Pumpe mit dem Laderaum 10. Der Schleppsaugkopf 18 ist um ein oberes Gdenk 19 Wi schwenkbar mit dem Saugrohr 13 verbunden. Eine untere Verbindung 20 mit zwei Brechbolzen 21 erlaubt bei Überlast eine ausweichende Hochschwenkung des Schleppsaugkopfes 18 um das Gelenk 19. Der Schleppsaugkopf 18 bildet ein Gestell, das sowohl den '-,■; Meißel 3 als auch die Rolle 22 mit einer Anzahl einen Abstand a zueinander aufweisender Zähne 23 trägt. Die Rolle 22 ist über die Bodenfläche 25 bewegbar und weist an ihrem Mantel 24 die Zähne 23, bestehend aus in einer

Spitze endenden Stiften, auf. Nach den F i g. 1 bis 3 haben die Zähne 23 die Form schräger Kegel, wobei, in der Drehrichtung 29 gesehen, die Vorderfläche 26 der Zähne 23 einen Winkel b (F i g. 6) mit der Radiallinie 27 von 45° einschließt, während die hintere Fläche 28 einen kleineren Winkel c (Fig.6) von ca. 30° mit der Radiallinie 27 einschließt

Die Zähne 23 sind aus Gußstahl mit einer zulässigen Spannung von '00 N/mm² hergestellt und werden mit einer vertikalen Kraft F von z. B. 400 bis 500 kN in die Bodenfläche 25 gedrängt und haben eine Länge von z. B. 73 cm. Die Vorrichtung eignet sich daher zum Bearbeiten eines steinigen Bodens, z. B. Sandstein und Kalkstein, mit einer Spaltfestigkeit von 1 kN/cm³. Zum Herausbrechen von Felsbrocken werden Meißel 3 benutzt, die je eine horizontale Kraft von 360 kN zur Bearbeitung eines Bodenstreifens mit einer Breite c/von 55 cm bei einer Meißeleinstecktiefe e von 25 cm aufnehmen können.

Die Vorrichtung enthält ferner eine Anzahl gesonderter MeiBeiträger 30 mit je einem Meißel 3, welche über ein durch einen Brechstift 31 gebildetes Bremselement mit einem Gelenk 32 mit einem Rahmen 33 des Schleppsaugkopfes 18 verbunden sind. Bei Überlastung des Brechstiftes 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 dem Druck eines Federelementes 35 schwenkbar, welches ein stark komprimiertes Gaskissen 36 aufweist. Bei Überlastung über einen vorherbestimmten Wert schwenkt der Rahmen 33, und es treten alle Meißel 3 aus dem Boden 2 heraus. Das Federelement 35 drückt dann die Meißel 3 wieder allmählich in den Boden 2 hinein.

Abtastmittel, z. B. in Form einer elektrischen Leitung 37, geben den Bruch des Brechstiftes 31 an und sind mit einem an der Bedienungsstelle 38 des Fahrzeugs 8 angeordneten Anzeiger 39 gekoppelt. Durch ein Loch 40 jedes Meißelträgers 30 ist die 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 einstellbar, da die Gelenkachse 43 des Federelements 35 mittels Abstandsplatten 41 in der axialen Richtung des Federelements 35 zwischen Stüizen 42 verstellbar ist. Dadurch ist die Eindringtiefe e des Meißels 3 einstellbar.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 ist folgende: Wählend das Fahrzeug 8 von der Schraube 11 in der Fortbewegungsrichtung 9 angetrieben wird, iit der die Rolle 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, auf die ein großer Druck ausgeübt wird, über die Bodenfläche 25 rollt. Infolgedessen werden die Zähne 6 in die Schicht 4 eingedrängt, so daß in der Schicht 4 regelmäßige, einen Abstand /"zueinander aufweisende Risse 44 entstehen, entlang deren der Brich stattfindet, wenn die Meißel 3 über eine im wesentlichen parallel zur Bodenfläche 25 verlaufende Bahn fortbewegt werden und dabei die

ί obere Schicht 4 vom Boden 2 abbrechen. Es entstehen dann lose Steinbrocken 45, die nach Maß hochgesaugt werden können, d. h., die Steinbrocken 45 sind so klein, daß sie mittels der Saugbaggeranlage "/ verarbeitet werden können. Sie können nicht nur in die zwischen

ίο den Meißeln 3 und der Rolle 22 liegende Saugdüse 51 des Schleppsaugkopfes 18 eindringen und bequem infolge der Saugkraft der Pumpe 12 von dem in Richtung der Pfeile 46 schnell einströmenden Wasser 1 aufwärts gefördert werden, sondern sie können auch einen mit Schaufeln versehenen Rotor der Pumpe 12 passieren. Durcn den Schleppsaugkopf 18, die Saugrohre 13 und 14, die Pumpe 12 und die Preßleitung 17 gelangen die Steinbrocken 45 in den Laderaum 10.
Die in der Fig.4 dargestellte Rolle 22 für einen Schleppsaugkopf 18 besteht aus ?iner Reihe von Einzelrnllen 53, die in mehr als zwei v»· aneen 56 gelagert sind und entgegen kräftig vorgespannter Federn 54 aufwärts ausweichen können, wenn der zu bearbeitende Boden 2 zu hart wird. Die Zähne 6 dieser Rolle 22 bestehen aus Längsriegeln 55, die einen Abstand u zueinander aufweisen.

Die in den Fig.5 und 6 dargestellte Rolle 22 ist an beiden Enden in einem selbsteinstellenden, sphärischen Lager 58 gelagert, wodurch die Rolle 22 unbedenklich

JO elastisch verformbar ist. Der Mantel 59 der Rolle ist mit Schweißplatten 60 versehen, an denen Gußstücke 61 festgeschweißt werden können, die aus je einem Ringteil 62 mit zwei, an diesem angeformten Zähnen 6 bestehen.

JO In der Fig. 7 ist eine andere Vorrichtung zum Aufbrechen von hartem Boden dargestellt, bestehend aus einem Gestell 52, welches sich auf die Rolle 22 und eine Laufrolle 63 stützt und welches mit Meißeln 3 versehen ist. Das Gestell 52 wird über ein Kabel 64 von

·»« einem Schlepper bewegt. Die Meißelträger 30 sind durch einen Brechstift 66 und ein Gelenk 67 je schwenkbar am Rahmen 33 befestigt, der entgegen der Wirkung eines ein Gaskissen 36 enthaltenden Federelementes 35 aufwärts schwenkbar ist. Die Laufrolle 63 ist

4"> mit kurzen Zähnen 81 versehen, die auch, jedoch in geringerem Maße als die Zähne 6, in die Oberschicht 4 eindringen. Nachdem die Steinbrocken 45 aus der Oberfläche des Bodens 2 durch Rollen des Gestells 52 in parallelen, aneinandergrenzenden Streifen aufgebro-

■V) chen ist, werden die Steinbrocken 45 mittels einer üblichen Saugbaggeranlage hochgesaugt.

In der Fig. 8 ist ein Schleppsaugkopf 79 dargestellt, dessen Saugdüsen 80 — in Fortbewegungsrichtung gesehen — hinter den Meißeln 3 und der Rolle 22

v> angeordnet ist. Die Meißel 3 und die Zähne 6 greifen gleichzeitig in die Spalte 82 ein, wodurch bei bestimmten Gesteinsarten eine besonders gute Aufbrechwirkung erzielt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Aufbrechen von hartem Boden unter Wasser für das Saugbaggern mit einem über den Boden ziehbaren Schleppkopf, an dem mindestens ein entgegen der Schlepprichtung angestellter Aufreißzahn und in Schlepprichtung gesehen davor eine Rolle mit am Umfang verteilten, in den Boden eindringenden Zähnen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (22) nicht angetrieben ist und die Zähne (6 bzw. 23), im Querschnitt der Rolle gesehen, die Form von schiefwinkligen Dreiecken habe, deren in Drehrichtung der Rolle vorn liegende Flanke mit der durch die Spitze des Dreiecks verlaufenden Radiallinie einen Winkel von 45° und deren hintere Flanke mit dieser Radiallinie einen Winkel von ca. 30° einschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, däCdie Zähne (6) als in Längsrichtung der Rolle verlaufende Keile ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (6) als schräge Kegel ausgebildet sind.