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Hebeanlage für meerestechnische Arbeiten
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Die Erfindung betrifft eine Anlage,mit deren Hilfe Feststoffe von
tiefen Meeresböden an die Meeresoberfläche gefördert und Rohrgräben sowie Gruben
unter Verwendung einer neuartigen, am Meeresboden schwebenden Brücke, ausgehoben
und wieder verfüllt werden können.
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Um auf die noch sehr problematische Benutzung von elektrisch angetriebenen
Aggregaten auf Meeresböden von z.B. 5000 bis 6000 Meter Tiefe verzichten zu können,
wird erfindungsgemäß das Anheben und Fördern von Fest stoffen mit Sedimenten verschiedener
Art, durch Nutzung mechanischer Vorgänge erzwungen.
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Hierfür werden am Meeresboden hin- und hergezogene Förderrohre in
entsprechender, von der Reibungshöhe einer Feststoffgemisch-Wassersäule abhängigen
Tiefe, in zwei Förderzylinder aufgeteilt und nach einer von Förderkörben in den
Förderzylindern zu durchfahrenden Strecke wieder zusar.lmengefügt.
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In diesen durch Abzweigung und Zusammenfügung entstandenen Förderzylindern
werden elastisch verbundene, bewegliche, sich langsam drehende, in viele "Etagen"
unterteilte Förderkörbe mittels Seile auf- und abgezogen. Die Antriebswinden mit
Antriebsmaschinen für die Förderkorbseile sind in einem Schiff, z.B. einem Ringschiff,
das auch als Mutterschiff für eine hierfür auf dem Meeresboden schwebende Brücke
dient, untergebracht (Fig. 1) Beschreibung Die vom Meeresboden zur Meeresoberfläche
strebenden Förderrohre (7) Fig. 1, 2 werden z.B. bei etwa 800 bis 1000 Meter unter
dem Meereswasserspiegel mittels Hosenrohr und elastischen
Verbindungen
in zwei parallel nach oben strebende Förderzylinder (4) aufgeteilt und nach einer,
vom Reibungswiderstand der geförderten gemischten Wasser-Feststoffsäule abhängigen
Entfernung oberhalb der Förderstrecke über die Förderzylinder (4) wieder mittels
elastisch verbundenem Hosenrohr zusammengefügt. Die auf diese Weise entstandenen
senkrecht schwimmenden beweglichen Förderzylinder (4) erhalten, oben ein, von den
hydrodynamischen Verhältnissen während des Förderbetriebes abhängiges größeres Preßluft-Dämpfungsrohr
(5) Fig. 2 und unten ein Sumpfrohr (6) mit Ablaßstutzen (17).
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Beide Rohrkörper (5,6) erhalten je ein zentral angeordnetes, gefuttertes
Seildurchführungsrohr (10) zur nicht abdichtenden Durchführung des Antriebsseiles
(1). Das vom Meeresboden kommende Förderrohr (7) wird zentral ab unterem Hosenrohrabzweig,
nach einem kleinen Zwischenraum weiter nach oben geführt und in Nähe des oberen
Hosenrohres verschlossen. Der so entstehende Rohrhohlraum (11) erhält eine Preßluftleitung
(12) für das Auffüllen aller Preßlufträume (11,13,5).
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Der zwischen den Förderzylindern (4) und dem Preßluftrohrkörper (11)
entstehende Zwischenraum wird für ein ebenfalls als Preßluftkessel und Schwimmkörper
dienendes Ringgefäß (13) genutzt. Die Hosenrohre, unten und oben, erhalten Rückschlagklappen
(8,9) mit elastischen Anschlagkugeln.
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Im oberen Hosenrohr sind seitliche Rohrabgangsstutzen vorgesehen,
um U-Pumpen (16) einbauen zu können, die an der Aufrechterhaltung einer Mindestgeschwindigkeit
in den Förderzylindern (4) teilnehmen, wenn der Hauptförderbetrieb bzw. die Antriebswinden
im Mutterschiff vorübergehend unterbrochen bzw. stillgelegt werden müssen.
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Für einen solchen Fall kann zusätzlich die Preßluftmenge durch das
Rohr 12 gesteigert und im Kreislauf Preßluft für einen kurzzeitigen Mammutpumpenbetrieb
über die Röhrchen (14,15) in das obere Förderrohr (7) Fig. 2 geleitet werden.
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Der an kugelgelagerten Schäkelstühle sich im Förderzylinder drehende,
auf- und abgezogene Förderkorb (2) ist in seinen "Schüssen" elastisch zusammengesetzt
und in viele "Etagen" mit drehbaren Klappen (3) unterteilt. Diese Klappen bewegen
sich beim Abwärtshub um 900 nach oben (Fig. 4 a). Beim Aufwärtshub liegen diese,
den Querschnitt des Förderkorbes nicht ausfüllende Klappen (3) horizontal auf Anschlag-
bzw. Ruhebolzen (24) Fig. 4 a.
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Die aus elastischem kräftigen Material bestehenden segmentartigen
seitlich aufgebrachten Platten (20) Fig. 4 der Klappen (3) bewegen sich etwa zur
Hälfte mittels Wasserdruck beim Aufwärtshub einseitig nach unten (20 a) Fig. 4 a.
Hierdurch entsteht für den Förderkorb eine fast tangential gerichtete Kraft. Ein
Einschnitt in das aufgebrachte Plattenmaterial (20) oder eine Quetschfalte (23)
Fig. 4 erleichtern die vorübergehende seitliche Abbiegung. Die andere Hälfte der
segmentartigen Platte (20) liegt während des Aufwärtshubes auf Stege (22) Fig. 4
auf, hebt sich dagegen etwas an, wenn der Förderkorb nach unten gezogen wird.
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Um die sich addierenden kleinen Tangentialkräfte aller abgebogenen
Teilplatten (20) eines Förderkorbes zu unterstützen, erhält der etwas biegsame Förderkorb
(2) an seiner Außenwand elastische Wülste (21), die in steilgängiger Gewindeform
aufgebracht, für die ganze Förderkorblänge schraubenförmig drehend, wirksam werden.
Zur konzentrischen Führung und zur Schonung der elastischen wulstartigen "Gewindegänge"
(21) erhält der Förderkorb außen je "Schuss" etwa 3 federgelagerte Kugelkäfige mit
Kugeln (26).
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Die Umlenkung des Förderkorbseiles (1) um 1800 wird mittels eines
im Seilgehäuse (18) gelagerten Seilrades (19) Fig. 5, 5a, der unteren Förderleitung
(7) Fig. 1 herbeigeführt.
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Die anhebende "saugenden Wirkung einer vom Meeresboden an die Meeresoberfläche
gehobenen sehr großen Wassergemischsäule beruht auf Nutzbarmachung der auf die Förderkörbe
übertragenen großen Kräfte mittels Seile und erprobter Winden. Hierbei muß auf die
möglichen nachteiligen Auswirkungen hydrodynamischer Art ebenso geachtet werden,
als auf die möglichen untermeerischen Strömungen und die nicht genügend genau vorhersehbaren
großen Unterschiede z.B. der Lagerungsdichte von Manganknollen auf dem Meeresboden
(Beeinflussung der Reibungshöhe).
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Deshalb ist erfindungsgemäß auf die Dämpfung der mit einer im Rohr
(7) nach oben gezwungenen Wasserfeststoffsäule auftretenden Kräfte, großer Wert
gelegt worden. Auch wird durch die erzwungene Drehung der Förderkörbe (2) beim sehr
großen Aufwärtshub von z.B. einigen Hundertmetern, ein An- bzw. Auflagern von Feststoffen
auf die vielen in "Etagen" unterteilten Klappen (3) vermieden. Die Anfangs- und
Endgeschwindigkeiten der schneller als die Wassersäule nach oben eilenden Förderkörbe
werden durch geeignete Antriebsmotoren im Mutterschiff kleiner gehalten als die
auf etwa 80 % des Förderhubes vorherrschenden Maximalgeschwindigkeiten.
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Die Preßluftmengen für die vier bis fünf von derselben durchströmten
Rohrkörper, treten nur über das Rohr 12 des "Behälters" 11 Fig. 2 ein und durchströmen
die anderen Rohrkörper (13, 4, 5, 7), um sie zu füllen bzw. gefüllt zu halten und
um dann erst über die Röhrchen (15) in das obere Hauptförderrohr (7) einzutreten
(Fig. 2).
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Für die Beibehaltung einer der Sinkgeschwindigkeit von Feststoffen
in der Wassergemischsäule entsprechenden, etwas größeren Fördergeschwindigkeit für
einen Notfall oder bei Unterbrechungen des Hauptförderbetriebes, sind U-Pumpen (16)
vorgesehen, die auch den Hauptförderbetrieb im oberen letzten Teil der Förderrohrleitung
(7) zu unterstützen bzw. zu verbessern geeignet sind.
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Das Förderseil (1) ist mittels kugelgelagerten Schäkelstühle am oberen
und unteren offenen Ende der Förderkörbe (2) befestigt. Es ist über ein im unteren
Förderrohr (7) eingebautes Förderseilradgehäuse (18) mit Seilrad (19) um 1800 richtungsändernd
so zum anderen Förderzylinder (4) geführt (Fig. 5, 5a), daß keine Widerstandserhöhung
für den in Bewegung befindlichen Förderstrom im Seilradgehäuse (18) entsteht.
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Die von "Etage" zu "Etage" in den Förderkörben um 600 bis 900 versetzt
angeordneten aufklappbaren Klappen (3) verhindern mit ihren z.B. gummibesetzten
Rändern (20) und versetzten Schlitzen an der inneren Wand der Förderkörbe (2) den
senkrechten Durchtritt des Wassers mit Feststoffen durch die seitlichen "Freiräume"
gegenüber dem Kreisquerschnitt des Förderkorbes. Das Wasser-Feststoffgemisch wird
gezwungen, von Klappe zu Klappe einen Umweg zu fließen und bei der Nacheilung desselben
gegenüber der Förderkorbgeschwindigkeit spülend und feststoffbewegend auf die Klappenoberflächen
zu wirken.
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Dadurch arbeitet der Förderkorb (2) mit seinen vielen beweglichen
Klappen nicht wie ein für die Hydrodynamik dieses Systems bei solchen großen Förderhöhen
gefährlicher üblicher Kolben mit seinem unnachgiebigen Kreisquerschnitt, sondern
wie ein weich und für diesen Betrieb schonend wirkender, elastischer, stark durchlöcherter
nachgiebiger Körper und vermeidet damit die sonst möglichen Nachteile hydrodynamischer
Art in einer solchen erfindungsgemäßen neuartigen Hebeanlage.