DE3012281C2 - Suction head for breaking down muddy marine sediments - Google Patents
Suction head for breaking down muddy marine sedimentsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Saugkopf der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a suction head in the preamble of claim 1 specified Art.
ίο Es ist bekannt, einen Saugkopf dieser Art fes». an das
untere Ende des Förderrohrs anzubringen, wobei die in einem Arbeitsgang bewirkte Abbauhöhe im wesentlichen
von den Abmessungen des Saugkopfs abhängt Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Länge des
Förderrohrs jeweils genau an die Lage des Meeresbodens unter Berücksichtigung der jeweiligen Abbauhöhe
am Meeresboden anzupassen oder entsprechend, die Höhe eines Förderrohrs bestimmter Länge einzustellen.
Dies ist schwierig, insbesondere dann, wenn sich die Tiefe des Meeresbodens in Baggerrichtung ändert. Eine
weitere Schwierigkeit besteht darin, daß die Abbaugeschwindigkeit
von der un.tersehiedüchen Beschaffenheit der Sedimente auf dem Meeresboden abhängt, die sich
noch über die Abbauhöhe ändern kann. Daher muß das Schiff, an dem das Förderrohr hängt und das die Vorschubbewegung
des Saugkopfs erzeugt, in genau bestimmter Weise vorbewegt werden. Dabei ist zusätzlich
zu berücksichtigen, daß die Abbaugeschwindigkeit auch
davon abhängt, ob der Saugkopf mehr oder weniger durch angesaugte Steine oder dergleichen verstopft ist.
Es ist hierfür jedoch bereits vorgeschlagen worden, Mitte! vorzusehen, um die Mündung des Saugkopfs immer
freizuhalten.
Schließlich ergeben sich Schwierigkeiten bei der Verwendung starr mit dem Förderrohr verbundener Saugköpfe
dann, wenn die Saugköpfe gegen größere Hindernisse stoßen, so daß es erforderlich ist, das gesamte
Förderrohr zeitweise anzuheben, bis das schräghär.gende Förderrohr über das Hindernis weggewandert ist.ίο It is known to fes a suction head of this type ». to be attached to the lower end of the conveying pipe, whereby the excavation height caused in one work step depends essentially on the dimensions of the suction head accordingly to adjust the height of a conveyor pipe of a certain length. This is difficult, especially when the depth of the seabed changes in the direction of the dredging. Another difficulty is that the rate of breakdown depends on the different characteristics of the sediments on the sea floor, which can still change over the breakdown height. Therefore, the ship on which the conveyor pipe hangs and which generates the feed movement of the suction head must be advanced in a precisely defined manner. It should also be taken into account that the rate of degradation also depends on whether the suction head is more or less blocked by stones or the like that have been sucked in. However, it has already been suggested for this, middle! to be provided in order to always keep the mouth of the suction head free.
Finally, difficulties arise in the use of suction heads rigidly connected to the conveyor pipe when the suction heads encounter larger obstacles, so that it is necessary to lift the entire conveyor pipe temporarily until the inclined conveyor pipe has migrated away over the obstacle.
Dabei ist zu berücksichtigen daß -ίύ Hindernis nur schwer zu erkennen ist, in der Regel nur dadurch, daß der Rohrstrang eine größere seitliche Auslenkung erfährt. Diese Auslenkung bewirkt jedoch Biegekräfte auf das Förderrohr, die zum Bruch führen können.It should be noted that -ίύ obstacle is difficult to recognize, as a rule, only in that the tubing experiences a greater lateral deflection. However, this deflection causes bending forces on the delivery pipe, which can lead to breakage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Saugkopf zum Abbau von schlammartigen Meeressedimenten für ein an einem Schiff hängendes und in Abbaurichtung zu schleppendes Förderrohr zu schaffen, mit dem ein zügiger Abbau in einem Arbeitsgang nichtThe invention is based on the object of a suction head for breaking down muddy marine sediments for a conveyor pipe hanging on a ship and to be towed in the dismantling direction, with which a rapid dismantling in one work step is not
so nur auf relativ große Höhe, sondern auch beim Vorliegen unterschiedlicher Sedimenthöhe und/oder Sedimentdichte möglich ist. Dabei soll die Gefahr von Beschädigungen des Saugkopfs und des Förderrohrs beim Auftreten von Hindernissen weitgehend verringert sein.so only at a relatively great height, but also when present different sediment height and / or sediment density is possible. This should reduce the risk of damage of the suction head and the delivery pipe can be largely reduced when obstacles occur.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by what is stated in the characterizing part of claim 1 Features solved.
Der Saugkopf gemäß der Erfindung ermöglicht in einem Arbeitsgang den Abbau von schlammartigen Meeressedimenten auf eine relative große Höhe. Außerdem ist es ohne Schwierigkeiten möglich, die Vorschubgeschwindigkeit so einzustellen, daß der als Schwenkarm ausgebildete Saugkopf immer etwas schräg nach hinten ausgelenkt ist, so daß bei geringerer Abbaumenge, verursacht z. B. durch größere Festigkeit des abzubauenden Schlamms, sich automatisch die Abbautiefe verringert, wobei die Vorschubgeschwindigkeit des Schiffs konstant angenommen ist. Beim AuftretenThe suction head according to the invention enables the degradation of sludge-like in one operation Marine sediments at a relatively high altitude. In addition, it is possible to adjust the feed speed without difficulty set so that the suction head designed as a swivel arm is always deflected slightly obliquely backwards, so that with less Amount of mining, caused e.g. B. by the greater strength of the sludge to be degraded, the excavation depth automatically reduced, with the rate of advance of the ship assumed to be constant. When appearing
von Hindernissen kann der Schwenkarm entgegengesetzt der Vorschubrichtung ausweichen, so daß sogar größere Hindernisse überfahren werden können, ohne daß dabei der Förderrohrstrang kurzzeitig angehoben werden muß oder sich seitlich auslenkt. Hierdurch werden übermäßige Biegebelastungen des Förderrohrs vermieden. The swivel arm can avoid obstacles in the opposite direction to the feed direction, so that even larger obstacles can be driven over without the conveyor pipe string being briefly raised must be or deflects sideways. This avoids excessive bending loads on the delivery pipe.
Durch die GB-PS 12 43 615 ist ein Sammelkopf zum Aufsammeln von Metall- bzw. Metalloxydknollen vom Grund der Tiefsee bekanntgeworden, der mit einem an einem Schiff hängenden und in Abbaurichtung zu schleppenden Förderrobr verbunden ist. Der untere (ca. 50 m lange) Endabschnitt des Förderrohrs wird von einem Träger gehalten, der mit seinem oberen Ende frei schwingend an das Förderrohr (oberhalb von dessen Endabschnitt) und mit einem unteren Ende an dem Sammelkopf angelenkt ist. Der Sammelkopf kann dadurch ohne eigenen Antrieb über den Meeresboden geschleppt werden, wobei er selbsttätig der Kontur des Meeresbodens folgt. Zum Abbau von schlammartigen Meeressedimenten ist dieser bekannte Sammelkopf nicht geeignet.GB-PS 12 43 615 is a collecting head for collecting metal or metal oxide lumps from The bottom of the deep sea has become known, the one hanging from a ship and in the direction of dismantling dragging conveyor is connected. The lower (approx. 50 m long) end section of the conveyor pipe is supported by a Carrier held, which with its upper end swinging freely to the conveyor pipe (above its End section) and is articulated with a lower end to the collecting head. The collecting head can thereby be towed across the seabed without its own drive, automatically following the contour of the Seabed follows. This well-known collection head is used to break down muddy marine sediments not suitable.
Durch die Lehre des Anspruchs 2 wird der Vorteil erzielt, daß am Schwenkarm bei einer Stellung, in der er aufgrund des Anschlags nur in Schlepprichtung nach vorn schwenkbar sein könnte, ein auf das Förderrohr einwirkendes Drehmoment durch die Schleppkräfte entsteht, das eine Drehung in die gewünschte Lage unterstützt. The teaching of claim 2 has the advantage that the swivel arm in a position in which it due to the stop could only be pivoted forward in the towing direction, one on the conveyor pipe Acting torque is created by the drag forces, which supports rotation into the desired position.
Durch die Lehre des Anspruchs 3 wird der Vorteil erreicht, daß der Schwenkarm mit dem Saugkopf immer genau entgegengesetzt zur Vorschubrichtung weist, also grundsätzlich immer ein Schleppen erfolgt und keine Drehkräfte auf das Förderrohr übertragen werden.The teaching of claim 3 has the advantage that the swivel arm with the suction head always points exactly opposite to the feed direction, so basically always dragging and no dragging Torque forces are transmitted to the delivery pipe.
Das den Schwenkarm bildende Rohr ist zweckmäßig durch ein Gewicht belastet (Anspruch 4), wodurch der Auflagedruck des Saugkopfs auf dem Meeressediment vergrößert wird.The tube forming the swivel arm is expediently loaded by a weight (claim 4), whereby the Contact pressure of the suction head on the marine sediment is increased.
Nach einer im Anspruch 5 angegebenen Weiterbildung der Erfindung sind die Saugöffnungen als sich in Richtung der Längsausdehnung des Rohrs erstreckende Schlitze ausgebildet. Dies hat den großen Vorteil, daß aufgrund der nach hinten gerichteten Schräglage des Schwenkarms und der Anlage der Schlitze am abzubauenden Sediment Kräfte auftreten, die eventuell sich vor den Schlitzen ansammelnde Steine oder dergleichen in Richtung des freien Endes des Schwenkarms schieben, wo sie dann abfallen bzw. zurückbleiben.According to a further development of the invention specified in claim 5, the suction openings are as shown in Slits extending in the direction of the longitudinal extension of the tube are formed. This has the great advantage that due to the backward sloping position of the swivel arm and the system of the slots on the to be dismantled Sediment forces occur which may accumulate stones or the like in front of the slits Slide towards the free end of the swivel arm, where they will fall off or remain behind.
Durch die im Anspruch 6 angegebenen Maßnahmen kann die Schwenkbewegung des Schwenkarms zur Steuerung des Saugstromes von Feldern von Saugöffnungen an unterschiedlichen Stellen entlang des Schwenkarms herangezogen werden. Dabei ist es ohne weiteres möglich, durch entsprechende Wahl der Querschnitte und Lage der Durchbrüche bzw. der öffnung am Schwenklager sich Höhenschichten unterschiedlicher Beschaffenheit beim abzubauenden Sediment anzupassen. Die Zahl der unterschiedlichen Felder kann dabei auch größer als zwei sein. Die Steuerung der Saugverhältnisse in Abhängigkeit von der Schwenklage bringt den Vorteil, daß die Saugleistung in den einzelnen Saugöffnungsfeldern so weitgehend der Beschaffenheit des Sediments in der jeweiligen Feldhöhe angepaßt ist. daß das Verhältnis von angesaugtem Wasser zu gefördertem Sediment weitgehend optimal ist. Mit der vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 kann das Verhältn.s der Saugleistungen in den einzelnen Feldern so gewählt werden, daß die Saugleistung in höheren Sedimentschichten, die einfacher abzusaugen sind, verringert ist, so daß dort nicht unnötig Wasser angesaugt wird. Sinkt in einem solchen Fall der Schwenkarm nach unten, was eine größere Pumpfähigkeit voraussetzt, so nimmt auch die Pumpleistung im höheren Bereich wieder ab.By the measures specified in claim 6, the pivoting movement of the pivot arm to Control of the suction flow of fields of suction openings at different points along the Swivel arm are used. It is easily possible by choosing the appropriate cross-sections and the position of the breakthroughs or the opening on the pivot bearing are different in height Adjust the nature of the sediment to be extracted. The number of different fields can be also be larger than two. The control of the suction conditions depending on the pivot position has the advantage that the suction power in the individual suction opening fields is so largely the nature of the sediment is adapted to the respective field height. that the ratio of sucked water to pumped Sediment is largely optimal. With the advantageous development of the invention according to claim 7 the ratio of the suction power in the individual fields can be chosen so that the suction power in higher sediment layers, which are easier to suck off are reduced, so that water is not unnecessarily sucked in there. In such a case, the Swivel arm down, which means greater pumpability assuming that the pump power also decreases again in the higher range.
Nach der Lehre des Anspruchs 8 sind zusätzlich Lokkerungsmittel vor den Saugöffnungen vorgesehen, die die Lösung des Sediments und dabei dessen Abpumpfähigkeit verbessern.According to the teaching of claim 8 Lokkermittel are also provided in front of the suction openings, the improve the dissolution of the sediment and thereby its ability to be pumped off.
Besonders zweckmäßig erweist sich die im Anspruch 9 angegebene Ausgestaltung der Erfindung, nach der zwei Schwenkarme mit Saugöffnungen zu beiden Seiten des Rohrstutzens angeordnet sind. Dadurch wird die Abbaubreite vergrößert. Natürlich ist es auch möglich, eine noch größere Anzahl von Schwenkarmen mit Saugöffnungen auf einer gemeinsamen Schwenkachse vorzusehen.The embodiment of the invention specified in claim 9 proves to be particularly expedient, after which two swivel arms with suction openings are arranged on both sides of the pipe socket. Through this the mining width is increased. Of course, it is also possible to use an even larger number of swivel arms to be provided with suction openings on a common pivot axis.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigenIn the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown, namely show
Fig. 1 bis 3 einen Saugkopf in vjrschiedenen Schwenklagen.Fig. 1 to 3 show a suction head in different Swivel positions.
F i g. 4 eine Seitenansicht der F i g. 3 entgegengesetzt
zur Schlepprichtung,
Fig. 5 oine Einzelheit Vaus Fig. 1.F i g. 4 is a side view of FIG. 3 opposite to the towing direction,
FIG. 5 shows a detail from FIG. 1.
Fig.6 entsprechend der Darstellung in Fig.4 einen
Saugkopf zusammen mit Lockerungsmitteln.
F i g. 7 eine Seitenansicht der F i g. 6 und
F i g. 8 einen Teilschnitt VlII-VIII durch F i g. 6.
Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Saugkopf weist einen Rohrstutzen 1 mit einem Drehlager 2 und einer
Halterung 3 für einen Lagerzapfen 4 auf. auf dem drehbar Rohrstücke 5 und 6 gehalten sind, an denen sich
jeweils Schwenkarme bildende Rohre 7 und 8 befinden. die durch Gewichte 9 belastet sind. Der Lagerzapfen 4
und z. B. das ihm auf der einen Seite zugeordnete Rohrstück 5 bilden ein Schwenklager.6 shows a suction head together with loosening means as shown in FIG.
F i g. 7 is a side view of FIG. 6 and
F i g. 8 shows a partial section VII-VIII through FIG. 6th
The suction head shown in FIGS. 1 to 4 has a pipe socket 1 with a pivot bearing 2 and a holder 3 for a bearing pin 4. are held on the rotatable pipe sections 5 and 6, on each of which pivot arms forming pipes 7 and 8 are located. which are loaded by weights 9. The journal 4 and z. B. the pipe section 5 assigned to it on one side form a pivot bearing.
Oberhalb der Fig. 1 bis 3 ist durch einen Pfeil Iv die Schlepprichtung (Abbaurichtung) für den in Betrieb befindlichen Saugkopf angedeutet. In Abbaurächtung befinden sich an den Rohren 7 und 8 Felder 11 bis 14 von Schlitzen 15, die sich alle in Längsrichtung der Rohre 7 und 8 erstrecken. Die Felder 11 und 12 bzw. i3 und 14 sind strömungstechnisch über Kanäle 16 und 17. die durch eine Trennwand 18 innerhalb des Rohres 7 (F i g. 1 bis 3) voneinander getrennt sind, mit Durchbrüchen 19 und 20 in der durch das Rohrstück 5 gebildeten Lagerwandung des Schwenklagers verbunden. In der Lagerwandung des Lagerzapfens 4 erstreckt sich eine Öffnung 21, die mit dem Rohrstutzen 1 in Verbindung steht. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Öffnung 21 in einem Winkel von 45° entgegengesetzt zur Sch'epp-ichtung schräg nach hinten, und ihre Umfangsausdehnung und die Größe und Umfangsausdehnung der Durchbrüche 19 und 20 sind so bemessen, daß sich in Abhängigkeit von der Schwenklage des Rohrs 7 der jeweils zu den Kanälen 16 und 17 führende Querschnittsanteil der Öffnung ändert. Durch gleichdicke Pfeile 22 und 23 in Fig. 2 und durch entsprechende Prozentangaben von 50% an diesen Pfeilen ist angegeben, daß die genannten Strömungsquerschnitte gleich sind, also die Saugleistung der Felder Hl und 12 von Schlitzen gleich ist.Above FIGS. 1 to 3 is indicated by an arrow Iv Towing direction (dismantling direction) indicated for the suction head in operation. Are in dismantling law on the pipes 7 and 8 fields 11 to 14 of slots 15, which all extend in the longitudinal direction of the pipes 7 and 8 extend. Fields 11 and 12 or i3 and 14 are fluidically via channels 16 and 17, which are separated by a partition 18 within the pipe 7 (F i g. 1 to 3) are separated from one another, with openings 19 and 20 formed by the pipe section 5 Bearing wall of the pivot bearing connected. In the bearing wall of the bearing journal 4 extends a Opening 21, which is connected to the pipe socket 1 stands. In this embodiment, the opening 21 at an angle of 45 ° opposite to Sch'epp-ichtung obliquely backwards, and its circumferential extent and the size and circumferential extent of the openings 19 and 20 are dimensioned so that in Depending on the pivot position of the tube 7, the cross-sectional portion leading to the channels 16 and 17 in each case the opening changes. By arrows 22 and 23 of the same thickness in FIG. 2 and by corresponding ones Percentages of 50% on these arrows indicate that the flow cross-sections mentioned are the same are, so the suction power of the fields Hl and 12 of slots is the same.
In Fig. 1 befindet s;ch das Rohr 7. auf das hier der Einfachheit halber immer nur hezug genommen ist. obwohl das Entsprechende auch für das Rohr 8 gilt, in einer horizontalen Lage, in der die Saugleistung des Feldes 11 80% und die des Feldes 12 nur 20% betraut. InIn Fig. 1 is s ; ch the pipe 7. which is only referred to here for the sake of simplicity. although the same applies to the pipe 8, in a horizontal position in which the suction power of the field 11 entrusts 80% and that of the field 12 only 20%. In
der Stellung in F i g. 3. in der das Rohr 7 senkrecht nach unten hängt, ist das Saugleistungsverhältnis gerade umgekehrt. the position in FIG. 3. in which the pipe 7 hangs vertically downwards, the suction power ratio is exactly the opposite.
Die in Fig. 5 dargestellte Einzelheit V der Fig. 1 zeigt im Querschnitt die Ausbildung der Schlitze 15. Sie verbreitern sich etwas nach innen, so daß dadurch die Gefahr des Zusetzens durch Steine verringert ist. The detail V of Fig. 1 shown in Fig. 5 shows in cross section the formation of the slots 15. They widen slightly inward, so that the risk of clogging by stones is thereby reduced.
Die Darstellung eines Saugkopfs gemäß Fig.6 entspricht weitgehend derjenigen gemäß Fig.4. und die Darstellung eines Saugkopfs in F i g. 7 stimmt weitgehend mit derjenigen gemäß F i g. 3 überein. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß vor den Feldern 11 bis 14 von Schlitzen 15 ein Auflockerungsmittel in Form eines Rostes 24 mit Zapfen 25 in Richtung des Doppelpfeils 26 beweglich angeordnet und durch einen nicht dargestellten Vibrator angetrieben ist. Auf diese Weise kann ein Sediment vor dem Saugkopf zusätzlich aufgelockert werden.The representation of a suction head according to FIG. 6 corresponds largely that of Figure 4. and the illustration of a suction head in FIG. 7 is largely true with that according to FIG. 3 match. The only difference is that in front of fields 11 to 14 of slots 15 a loosening means in the form of a grate 24 with pin 25 in the direction of the double arrow 26 is movably arranged and driven by a vibrator, not shown. In this way a sediment in front of the suction head can also be loosened.
F i g. 8 zeigt einen Teilschnitt VIII-VIII durch F i g. 6. In den Fig. 1 bis 4 und 5 und 7 ist zu erkennen,daß sich an der Halterung 3 ein Anschlag 27 und an dem Rohrstück 5 ein Anschlag 28 befinden, die die Schwenkbewegung des durch die Rohre 7 und 8 gebildeten Schwenkarmes ·η Schwenkrichtung über die in Fig. 3 bzw. F i g. 7 dargestellte Lage hinaus begrenzen und dadurch bewirken, daß an den Rohren 7 und 8 bei einer Stellung, in der sie aufgrund der Anschläge nur in Schlepprichtung nach vorn schwenken könnten, ein Drehmoment um das Drehlager 2 angreift, das eine Drehung des Saugkopfs in die gewünschte Lage bewirkt. joF i g. 8 shows a partial section VIII-VIII through FIG. 6th In Figs. 1 to 4 and 5 and 7 it can be seen that a stop 27 is located on the holder 3 and a stop 28 is located on the pipe section 5, which controls the pivoting movement of the swivel arm formed by the tubes 7 and 8 η swivel direction via the in Fig. 3 and F i g. 7 limit the position shown and thereby cause that on the pipes 7 and 8 in a position in which they could only pivot forward in the drag direction due to the stops, a torque engages around the pivot bearing 2, which causes a rotation of the suction head in the desired position. jo
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
J5J5
4040
4545
5050
6060
6565
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