DE2816618A1

DE2816618A1 - Verfahren und einrichtung zum unterwasser-abbau von abbauwuerdigen mineralischen und metallischen vorkommen

Info

Publication number: DE2816618A1
Application number: DE19782816618
Authority: DE
Inventors: Karl-Friedrich Schweitzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1979-10-25
Also published as: YU72979A

Description

K.F. Schweitzer: "Verfahren u. Einrichtung .. " 14.04.1978
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Unterwasser-Abbau von abbauwürdigen mineralischen und metallischen Vorkommen unter Wasser mittels eines an einen Schiffskörper angeordneten Saug-, gegebenenfalls auch Brechaggregates. Der Unterwasser-Abbau erschließt und ergänzt die vorhandenen Rohstoffquellen.
Zahlreiche abbauwürdige Vorkommen sind unter der Wasseroberfläche zu finden. Das gilt bereits für den Abbau von Sanden und Steinen, umfasst den Abbau in den Flußdelten und endet bei einem sehr akuten Vorhaben, wie dem Abbau von Manganknollen im Schelf der Meeresküsten.
Es ist bereits bekannt, Schiffskörper mit Aggregaten zu verbinden, die unterwassernbbauwürdige Vorkommen erfassen. Falls, was häufig vorkommt, diese Vorkommen mit Felsbrocken durchsetzt sind, ordnet man vor der Saugöffnung einen sogenannten Steinbrecher an. Der Nachteil derartiger Einrichtungen ist die bisher notwendige starre Verbind dung zwischen Schiffskörper und Abbauaggregat. Zwangsläufig sind bei solchen Abbauverfahren die Leistungen begrenzt, weil der Schiffskörper in das Abbausystem einbezogen ist, so daß die Gesamteinrichtung schwerfällig arbeitet. Es kommt hinzu, daß das Absenken der Rohrleitungen mit den empfindlichen Rohrverbindungsstücken oft tagelanger Arbeit bedarf, eine Arbeit, die sich bei jeder Rohrverstopfung, zu der feste Rohrleitungen neigen, wiederholt.
K.F. Schweitzer :"Verfahren u. Einrichtung .. " 14.04.1978 Die Erfindung hat sich deshalb zum Ziel gesetzt, ein Abbauverfahren und eine Einrichtung hierzu zu schaffen, bei dem die vorbeschriebenen Nachteile nicht mehr auftreten und das über den Stand der Technik hinaus in Abbautiefen vordringt, die mehrere 1000 Meter betragen kann, die bisher als nicht erreichbar galt. Dabei ist grundsätzlich das Abbauaggregat nicht mehr starr, vielmehr elastisch am Schiffskörper über Seilzüge und über ein elastisches Floß besonderer Bauart verbunden.
Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß unter einer offenen Schutzhaube ei ne U nte rwasser-Saug-D ruckpumpe für die Feststoff-Förderung, ein Antriebsmotor, ein Getriebe, ein Neigungsmeß- und Anzeigegerät, eine Spülpumpe und gegebenenfalls in Förderrichtung vor der Schutzhaube ein Steinbrecher als Aggregat vereinigt sind, wobei das Aggregat einerseits über ein elastisches Floß, das die Ver-und Entsorgungsleitungen enthält, andererseits an Seilen hängt, die an einem Gerüst befestigt sind, mit dem Schiffskörper verbunden ist und außerdem an einer Pendelwinde befestigt ist, so daß das Aggregat bei Zug eine Abbaubewegung aufwärts und bei Zugentlastung unter Ausnutzung des eigenen Gewichtes und des Rückstellvermögens eine Bewegung in Ausgangsstellung macht.
Die Steuerung dieses Aggregates mittels Seil zügen erfolgt über die Anzeige eines Neigungsmeßgerätes. Die Einrichtung zum Unterwasser-Abbau kennzeichnet sich besonders dadurch, daß Schiffskörper und Aggregat über ein schwimm- und tauchfähiges Floß, das elastische Hohlleitungen für die Ver- und Entsorgung des Aggregates in sich vereinigt, miteinander verbunden sind.
K.F. Schweitzer: "Verfahren u. Einrichtung .. " 14.04.1978 Die Zeichnungen sind ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung.
Es zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung den Schiffskörper mit den angebundenen Aggregaten, Fig. 2 einen Schnitt durch das Floß und an diesem eine Darstellung der Ver und Entsorgungsleitungen, Fig. 3 eine Draufsicht auf das Floß mit den dazugehörigen Schwimmkörpern, Fig. 4 die Draufsicht auf das Neigungsmeßgerät mit Anzeigefeldern, Fig. 5 einen Schnitt durch das Neigungsmeßgerät in waagerechter Lage und Fig. 6 einen Schnitt durch das Neigungsmeßgerät in Schräglage Die Fig. 1 zeigt den Schiffskörper 45 mit dem Aggregat 16 und in der Seitenansicht das elastisch-gelenkige schwimm- und tauchfähige Floß 30, das die schwimmfähigen Schlauchleitungen 31 für die Versorgung des Aggregates 16 in sich vereinigt. Außerdem ist in dem 'loß 30 etwa mittig die Förder-Schlauchleitung 39 angeordnet. An Deck des Baggerschiffes 45 sind auf einem Gerüst 46 Hubwinden 41 befestigt, die das Aggregat 16 heb- und senkbar mit dem Schiffskörper verbinden. Die Hubwinden 41 sind mit den an diesen angeordneten Hubseilen 42 lastabhängig synchron geschaltet, so daß ein gleichmäßiges Heben und Senken des Aggregates 16 sichergestellt ist. Das wird auch dadurch erreicht, daß die Hubseile 42 in Führungen 43 gelagert sindg die zum Verhüten des Kenterns des Schiffskörpers K.F. Schweitzer: "Verfahren u. Einrichtung .. " 14.04.1978 mittels Drehpunktverlagerung vom Gerüst 46 weg, und auf das Gerüst zu, auf dem Schiffsdeck schwenkbar angeordnet sind.
Mit Abstand vom Gerüst 46 im Vorderteil des Baggerschiffes 45 ist eine Pendelwinde 40 angeordnet, über deren Seile 44 das Aggregat 16 Bewegungen längs und winkelig zur großen Achse des Baggerschiffes 45 ausführen kann.
Will man derartige Einrichtungen auch in bedeutenden Wassertiefen betreiben, so ist das Zuführen der Versorgung der Antriebsteile und der Entsorgung, d.h. das Fördern des Sauggutes an das Schiffsdeck, besonders problematisch. Die Erfindung löst dieses Problem über ein elastisch-gelenkiges Floß 30, das in der ersten Schwimm-und Tauchstrecke neben den erforderlichen Ver- und Entsorgungsleitungen 31,33,34,39 Stabilisierungsschwimmer 32 aufweist. Das Floß 30 führt in Distanzhaltern 36 die Entsorgungsleitungen, d.h.
vornehmlich die Förderschlauchleitung 39, gleichfalls, wobei jede Leitung von der anderen Abstand hat. Um einen Abbau und die Versorgung im wesentlichen in Richtung der Längsachse des Baggerschiffes 45 zu sichern, muß der aufschwimmende Teil des Floßes 30 bei Abbau im Binnenseegebiet etwa auf der halben Länge der Abbautiefe gradlinig über Wasser geführt werden. Um diese achsial richtige Führung zu sichern, sind die Distanzhalter 36 seitlich sowie oben und unten je mit einer Befestigungsöse 37, an der das Zugseil 35 befestigt ist, gehalten. Die Stabilisierungsschwimmer 32 sind an den Distanzhaltern 36 mittels Gelenken 38 verbunden.
K.F. Schweitzer: "Verfahren u. Einrichtung .. " 14.04.1978 Die unter permanentem Luftüberdruck gehaltenen Schlauchleitungen 31 führen im Inneren die notwendigen Versorgungs- und Meßleitungen 33 sowie auch die Druckausgleichs- und Energieleitungen.
Es kommt beim Unterwasser-Abbau immer wieder vor, daß durch vorgegebene Verhältnisse, beispielsweise den Zusammenbruch von seitlich angegangenen Wänden unter Wasser, das Aggregat selbst verschüttet wird. Bisher mußten derartige Aggregate entweder verloren-gegeben werden oder aber mühevoll an die Wasseroberfläche gebracht werden, vor allem, wenn Verstopfungen an der Saugöffnung auftraten. Das Aggregat 16 nach der Erfindung hat diesen Nachteil nicht, denn unter der Schutzhaube befindet sich eine Spülpumpe 11, deren Ansaugrohr 12 so hoch mündet, daß praktisch feststoffreies Wasser über die Spülleitung 13 direkt zum Steinbrecher 26 und in die Saugöffnungshöhe gebracht werden kann. Dadurch erfolgt ein einwandfreies Freispülen ohne besonderen Aufwand. Der Steinbrecher 26 treibt das Brechwerkzeug 26 über den Antriebsmotor 25 an. Die Feststoff-Förderpumpe 20 wird über das Getriebe 21 angetrieben.
Das Verfahren zum Betrieb der Einrichtung wickelt sich so ab, daß die Pendelwinde 40 über das Seil 44 das Aggregat 16 anzieht, wobei der Schiffskörper eine gewisse Lastigkeit erfährt. Bei Entlasten der Pendelseile sorgen das Rückstellvermögen des Aggregates 16, unterstützt durch den nunmehr entlasteten Schiffskörper, für die Rückführung des Gesamtaggregates zu dem Schwerpunkt, der sich aus dem Lotrechten der Seile 42 ergibt.
K.F. Schweitzer: "Verfahren u. Einrichtung..?? 14.04.1978 Gesteuert wird die Gesamtanlage über das Neigungsmeßgerät 60.
Dieses Gerät besteht aus einem Ringrohr 61, in der die Elektroden 62 über eine Isolierabdichtung 63 eingelassen sind. Die Ringleitung ist teilweise mit Kontaktflüssigkeit 64 gefüllt. Je nach Neigung des Aggregates 16 erhöht sich die Spannung an einzelnen Elektroden 62.
Diese Spannungsdifferenz wird auf dem Anzeigegerät 65 elektrisch angezeigt und ermöglicht so das einwandfreie Führen des Aggregates 16 unter Wasser mittels der Seile 44 und der Pendelwinde 40.
Grundsätzlich sind das Verfahren nach der Erfindung und dessen Einrichtung sowohl für das Airlift-System, das ist das Heben des Fördergutes mit Hilfe eingeblasener Luft in den Förderstrang, als auch für das reine hydraulische Heben des Fördergutes geeignet.
Die elastische Förderleitung läßt beide Systeme zu und neigt weitaus weniger zur Verstopfung.

Claims

Karl Friedrich Schweitzer, Feststoffpumpen, Erkrather Str. 6, Postfach 1245, 4006 Erkrath 2 Verfahren und Einrichtung zum Unterwasser-Abbau von abbauwürdigen mineralischen und metallischen Vorkommen Patentansp rüche 1. Verfahren zum Unterwasser-Abbau von abbauwürdigen mineralischen und metallischen Vorkommen mittels eines unter einem Schiffskörper angeordneten Saug-, gegebenenfalls auch Brechaggregates, dadurch gekennzeichnet, daß unter einer unten offenen Schutzhaube (22) eine U nterwasser-Saug-D ruckpumpe (20) für die Feststoff-Förderung, ein Antriebsmotor (23), ein Getriebe (21), ein Neigungsmel3- und Anzeigegerät (60), eine Spülpumpe (11) und gegebenenfalls in Förderrichtung vor der Verschüttungs-Schutzhaube (22) ein Steinbrecher (26) vereinigt sind, wobei das Aggregat (16) einerseits über ein elastisches Floß (30), das die Ver- und Entsorungsleitungen enthält, andererseits, an Seilen hängend, die an einem Gerüst (46) befestigt sind, mit dem Baggerschiff (45) verbunden und an einer Pendelwinde (40) befestigt ist, so daß das Aggregat (16) bei Zug eine Abbaubewegung aufwärts und bei Zugentlastung, unter Ausnutzung K.F. Schweitzer: "Verfahren u. Einrichtung .. " 14.04.1978 des Eigengewichtes und des Rückstellvermögens, eine Bewegung in die Ausgangsstellung macht.
2. Verfahren zum Unterwasser-Abbau nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h ne t, daß zur Anzeige des Neigungszustandes gegenüber der Normalen und der allseitigen Winkelstellung zur Normalen ein Neigungsmeßgerät (60) am Aggregat (16) kopfseitig befestigt ist, dessen elektrische Anzeige auf einer Anzeigetafel (65) zur Steuerung des Aggregates (16) benutzt wird.
3. Einrichtung zum Unterwasser-Abbau nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daßBaggerschiff(45)undAggregat (16) über ein gelenkig elastisches schwimm- und tauchfähiges Floß (30), das elastische Schlauchleitungen (31,39) für die Ver und Entsorgung des Aggregates (16) in sich vereinigt, miteinander verbunden sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat (16) über ein auf Deck des Baggerschiffes (45) angeordnetes Gerüst (46) und an diesem befestigte Hubwinden (41) heb- und senkbar mit dem Baggerschiff (45).verbunden ist.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubwinden (41) mit an diesen angeordneten Hubseilen (42) lastabhängig synchron geschaltet sind.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubseile (42) in Führungen (43) gelagert sind, die zum Verhüten des Kenterns mittels Drehpunktverlagerung vom Gerüst (46), und auf das Gerüst zu, auf dem Schiffsdeck schwenkbar angeordnet sind.
K.F. Schweitzer: "Verfahren u. Einrichtung .. " 14.04.1978 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennz e zeichnet, daß mit Abstand vom Gerüst (46) auf dem Schiffsdeck über eine Pendelwinde (40) Pendelseile (44) angeordnet sind.
8. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Floß (30) mittels seitlich angeordneter Stabil isierungsschwimme r (32), deren Oberwasser-Ende (38) am Baggerschiff (45) schwimmend befestigt ist, mit dem Schiffskörper verbunden ist.
9. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennze ichnet, daß zwischen Distanzhaltern (36) Stabilisierungsschwimmer (32) angeordnet sind.
10. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzei chnet, daß in den Distanzhaltern (36) die Ver- und Entsob gungsleitungen gehaltert und geführt sind.
11. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennz e i c h n e t, daß im Floß (30) die schwimmenden und tauchenden Schlauchleitungen (31) und Förderschlauchleitung (39) auf Distanz geführt und gehaltert sind.
12. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter (36) seitlich sowie oben und unten je zwei mit dem Halter (36) über Halteösen (37) fest verbundene Zugseile (35) aufweisen.
K.F. Schweitzer: "Verfahren u. Einrichtung .." 14.04.1978 13. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 12, dadurch gekennz e i c h ne t, daß die unter permanentem Luftüberdruck gehaltenen Schlauchleitungen (31) Versorgungs- und Meßleitungen (33) sowie Druckausgleic'ns- und Energieleitungen im Inneren enthalten.
14. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Floßes (30) ein Druckausgleichsbehälter (48) angeordnet ist.
15. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 14, dadurch gekennz e i c h ne t, daß das Aggregat (16) in sich die Feststoff-Förderpumpe (20) mit Getriebe (21) und Antriebsmotor (23), Hydraulikaggregat (25) für das Brechwerkzeug (26), Neigungsmeßgerät (60) und Spülpumpe (11) unter einer Verschüttungs-Schutzhaube (22) vereinigt.
16. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 15, dadurch gekennz e i c h ne t, daß in die Schutzhaube (22) ein Ansaugrohr (12) mündet, dessen Einlauf (15) höher angeordnet ist als die mögliche Verschüttungshöhe.
17. Einrichtung nachdenAnsprüchen3bis 16, dadurch gekennz e i c h ne t, daß die Ansaugöffnung der Spülpumpe (11) im oberen Bereich der Schutzhaube (22) und die Drucköffnung im Bereich des Brechwerkzeuges (26) mündet.
18. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 17, dadurch gekenne e i c h n e t, daß das Neigungsmeßgerät (60) aus einem teilweise mit Kontaktflüssigkeit (64) gefüllten Ringrohrkörper (61) mit mehreren darin befestigten Elektroden (62) besteht, die mittels K. F. Schweitzer: "Verfahren u. Einrichtung .. " 14.04.1978 einer isolierenden Abdichtung (63) im Rohrkörper (61) befestigt sind und ihrerseits mit einem elektrischen Anzeigegerät (65) verbunden sind.