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Ankereinrichtung für Naßbagger
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Die Erfindung bezieht sich auf das Festmachen oder Verankern eines
beliebigen Schwimmkörpers in tiefem Wasser und betrifft insbesondere das Festmachen
von Naßbaggern. Sie wird hauptsächlich im Zusammenhang mit Schaufelradbaggern beschrieben,
denn diese können aufgrund der Erfindung erstmals zum Baggern unter Wasser, insbesondere
für den Abbau in tiefem Wasser eingesetzt werden, d.h. bei einer Wassertiefe von
ca. 30 bis ca.
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60 m (100 bis 200 Fuß) und darüber hinaus.
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Es ist allgemein bekannt, Schaufelradbagger für den Abbau von Mineralien,
z.B. Kohle und zum stetigen Fördern derselben zu einem Ort des Verbrauchs am Ufer,
beispielsweise einem Kraftwerk einzusetzen. In manchen Gegenden der Erde finden
sich Kohlelagerstätten am Boden von Seen, die eine Tiefe von gut 60 m und mehr haben
können. Dazu ist vorgeschlagen worden, Kraftwerke am Ufer solcher Seen zu errichten
und ihnen stetig vom Boden der Seen geschürfte Kohle zuzuführen. Für die Zufuhr
von Kohle mit der nötigen Geschwindigkeit und Menge sind Greifbagger verhältnismßig
langsam und wenig wirksam, während Saugbagger mit Schneidkopf zum Abbau von Kohle
nicht zweckdienlich sind. Ideal wären für diese Anwendung Schaufelradbagger, die
jedoch bis zu der vorliegenden Erfindung in tiefem Wasser nicht wirksam einsetzbar
waren, weil die üblichen Mittel zum Festmachen von Naßbaggern bei solcher Tiefe
Anker und flexible Leinen vorsahen, die keine so große Genauigkeit oder stabile
Lage eines Schwimmbaggers ermöglichen, als
daß Schaufelräder verwendet
werden können, die größere Kräfte auf den Bagger ausüben als die herkömmlichen Hau-oder
Schneidköpfe. Deshalb ist es für den Einsatz von Schaufelradbaggern notwendig, Bohrspaten
oder -schaufeln zu benutzen, die aber bisher bei tiefem Wasser deshalb nicht verwendbar
waren, weil eine außerordentlich große Masse nötig ist, um den Biegekräften Widerstand
zu leisten, und weil die zur Handhabung solcher Spaten oder Schaufeln nötigen Maschinen
auch eine übermäßig große Masse erfordern und die Schaufeln oder Spaten sich aufgrund
ihrer übermäßig großen Höhe bei vollkommenem Anheben in die Transportlage bis über
die Wasseroberfläche erstrecken würden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Einrichtung zum Verankern
eines Schwimmkörpers in außergewöhnlich tiefem Wasser mittels Spaten oder Schaufeln
zu schaffen, die insbesondere in Kombination mit einem Naßbagger, insbesondere einem
Schauflradbagger anwendbar ist.
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Dazu werden gemäß der Erfindung Spaten gewöhnlicher Größe und Länge
wie für Wasser von mäßiger Tiefe verwendet. Zwei solcher Spaten sind in vertikaler
Richtung unabhängig voneinander bewegbar in einem einzigen hülsenartigen Stützglied
für die Spaten aufgenommen, welches seinerseits auch in senkrechter Richtung bewegbar
ist. Zum Einsatz bei der größtmöglichen Tiefe wird das Stützglied so weit wie möglich
abgesenkt und danach die Spaten der Reihe nach in der normalen Weise abgesenkt,
wobei die seitliche Abstützung für die Spaten Schächte aufweist, die in der Nähe
des unteren Endes des Stützgliedes angeordnet sind. Das erlaubt es, Spaten von normaler
Größe auf normale Weise in Betrieb zu nehmen, als ob die Wassertiefe ein normales
Ausmaß hätte. Die Hülse, die ziemlich robuste Abmessungen hat, überträgt seitliche
Kräfte vom Schwimmbagger zu dem jeweils mit dem Boden in Eingriff tretenden Spaten,
als ob dieser unmittelbar an der Rückseite des Schwimmbaggers abgestützt wäre. Das
hülsenartige Stützglied kann drehbar sein, damit der Schwimmbagger in Richtung zum
Abtrag oder von diesem weg
bewegbar ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schaufelradnaßbaggers
gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine Draufsicht auf den Bagger gemäß Fig. 1 Fig. 3 einen
vergrößerten senkrechten Schnitt im wesentlichen längs der Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 einen horizontalen Schnitt im wesentlichen längs der Linie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 einen horizontalen Schnitt im wesentlichen längs der Linie 5-5 in Fig. 3.
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In den Fig. 1 und 2 ist ein Schwimmbagger 10 auf der Oberfläche 12
eines Wasserkörpers gezeigt, der z.B. eine Tiefe von gut 60 m (200 Fuß) hat. Der
Schwimmbagger hat eine Steuerkabine 16, die das vordere Ende einer mittleren, langgestreckten,
U-förmigen Ausnehmung 17 im Rumpf übergreift, die zur bzw. einer Leiter 18 Aufnahme
eines Baggerauslegbers bestimmt ist, welche an einem Ende 20 am Rumpf angelenkt
ist und sich in ihrer durchgezogen gezeichneten, in diesem Gehäuse aufgenommenen
bzw. angehobenen Stellung gemäß Fig. 1 und 2 nach vorn um eine wesentlich größere
Entfernung erstreckt, als es der Tiefe des Wassers entspricht, in dem der Bagger
schwimmt. Am entgegengesetzten Ende der Leiter ist ein Schaufelrad 22 drehbar angebracht,
welches bei in die gestrichelt gezeigte Arbeitsstellung gemäß Fig. 1 abgesenkter
Baggerleiter 18 in bekannter Weise angetrieben wird, um am Boden Baggergut auszubaggern,
welches dann von den Schaufeln einem Saugtrichter im mittleren Bereich des Schaufelrades
zugeführt wird, aus dem das Baggergut in bekannter Weise mittels einer Pumpe abgepumpt
und durch eine Rohrleitung 24 zur Rückseite des Baggers transportiert wird. Von
hier aus wird das Baggergut durch eine Fortsetzung der Rohrleitung zu einem vom
Bagger entfernten Ort für den weiteren Gebrauch oder zur Lagerung oder Entfernung
transportiert.
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Mit dem vorderen Ende des Baggers sind über Winden 26 und Ankerleinen
28 zwei hier nicht gezeigte Anker verbunden, wobei die Baggerleiter durch das Zusammenwirken
der Winden zum Einziehen oder Leinelassen längs der Abtragstelle geschwenkt wird.
Die Position der Baggerleiter 18 ist mittels eines Steuerseils 30 steuerbar, welches
zu einer Kraftwinde 32 führt.
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Beim Baggern in Wassertiefen von nur ungefähr 30 m (100 Fuß) oder
weniger, wird das achtere Ende des Schwimmbaggers normalerweise am Boden mittels
zwei Spaten festgemacht bzw. verankert, von denen ein Spaten abgesenkt wird, um
in den Boden einzudringen, während der andere angehoben wird, wenn der Schwimmbagger
durch Handhabung der über den Bug führenden Ankerleinen 28 über die Abbaustelle
schwenkt, wobei er sich um den einen abgesenkten Spaten dreht. Die Spaten werden
abwechselnd angehoben und abgesenkt, um den Schwimmbagger schrittweise vorwärtszubewegen.
Es ist allgemein bekannt, daß ein Saugbagger mit Schneidkopf meistens nur zum Abtragen
in einer Richtung benutzt wird, insbesondere wenn hartes Gut ausgebaggert wird.
Ein Schaufelradnaßbagger hingegen gräbt während Bewegungen in beiden Richtungen
aus.
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Zum Naßbaggern mittels eines Schaufelrades, was für den Abbau gewisser
Mineralien, insbesondere Kohlelagerstätten am Boden von Wasserwegen bevorzugt wird,
muß das Schaufelrad zur Fläche der abzutragenden Wand eine genaue Lage einnehmen,
und die optimale Lagebestimmung kann nur durch Verwendung von Spaten erreicht werden.Bisher
ist es bei Gewässern von außergewöhnlicher Tiefe von gut 30 bis gut 60 m und mehr
aus den obengenannten Gründen praktisch nicht möglich gewesen, Spaten zu benutzen.
Der Ersatz hierfür, nämlich Heckanker und Leinen bietet jedoch nicht genügend Festigkeit
für den Schwimmbagger, um Schaufelräder wirksam einsetzen zu können, wenn auch Heckanker
für die Verwendung an Saugbaggern mit Schneidköpfen annehmbar sind, die jedoch häufig
zum Ausbaggern einiger Mineralien, insbesondere Kohle ungeeignet sind.
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Mit der Erfindung werden die oben erwähnten Schwierigkeiten dadurch
gelöst, daß Spaten 34, 36 von herkömmlicher Größe innerhalb eines einzigen Stützgliedes
38 angebracht werden. Die Länge des Stützgliedes kann etwa der Länge eines herkömmlichen
Spatens entsprechen, und das Stützglied hat an seinem unteren Ende zur Führung der
Spaten dienende Schächte 39, 40 für den jeweils zugehörigen Spaten 34 bzw. 36. Die
Schächte sind vorzugsweise mit austauschbaren Verschleißstreifen 42 ausgekleidet,
wie Fig. 5 zeigt, die gleichzeitig zusätzlichen Spielraum schaffen, falls es einmal
nötig ist, einen verbogenen Spaten zu entfernen. Die Schächte 39, 40 für die Spaten
sind im wesentlichen die gleichen wie herkömmliche Schächte, die normalerweise am
Schwimmbagger selbst für das Naßbaggern in normaler Wassertiefe befestigt sind.
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Das Stützglied 38 ist in Fig. 3 in der größtmöglichen abgesenkten
Stellung gezeigt. Das Stützglied 38 ist in einem Führungszylinder 41 in senkrechter
Richtung bewegbar und mit diesem durch eine Keilverzahnung 43 verbunden, die eine
Bewegung des Stützgliedes 38 in senkrechter Richtung im Verhältnis zum Führungszylinder
41 ermöglicht, aber eine relative Drehbewegung zwischen beiden verhindert. Der Führungszylinder
41 hat am unteren und oberen Ende horizontale Flansche 44, 46, von denen der obere
Flansch Konsolen 48 trägt. An den Konsolen 48 sind Hebevorrichtungen 49 schwenkbar
abgestützt, die hydraulisch Arbeitszylinder 50 mit Kolben 52 aufweisen. Die äußeren
Enden der Kolben sind gekerbt und dadurch mit einer beliebigen einer Reihe von vertikal
im Abstand voneinander in der Wand des Stützgliedes 38 ausgebildeten Öffnungen 54
in Eingriff bringbar.
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Die in senkrechter Richtung voneinander im Abstand vorgesehenen Öffnungen
54 dienen auch zur Aufnahme entfernbarer Haltezapfen 56, die sich durch Öffnungen
in der Wand eines ortsfesten zylindrischen Bauteils 58 und des Führungszylinders
41 erstrecken, der seinerseits auf beliebige Weise am Bauteil 58 festgemacht sein
kann. Vorzugsweise ist jedoch der Führungszylinder
41 von vertikalen
und horizontalen Rollen 60, 62 zur Drehbewegung um eine vertikale Achse gegenüber
dem Schwimmbagger abgestützt. Bei drehbarer Ausgestaltung des Stützgliedes 38 und
des Führungszylinders 41 kann der Führungszylinder 41 einen horizontalen ringförmigen
Flansch 64 aufweisen, der, wie gezeigt, mit den vertikalen Rollen 60 in Eingriff
steht, die von Spindeln 66 abgestützt sind, welche durch die Wand des Bauteils 58
ragen und an einer Konsole 68 befestigt sind, die sich zwischen radial ausgerichteten,
aufrechten Verstrebungs- oder Versteifungsplatten 70 erstreckt. Die horizontalen
Rollen 62 sind auf Spindeln zwischen vertikal im Abstand voneinander angeordneten
Konsolen 72 drehbar gelagert, welche an der Innenfläche des ortsfesten zylindrischen
Bauteils 58 befestigt sind. Es ist klar, daß jede beliebige, für nötig gehaltene
Anzahl von Rollensätzen vorgesehen sein kann, wobei die hier gezeigten Rollen lediglich
als Beispiel dienen. Statt Sätze getrennter horizontaler und vertikaler Rollen vorzusehen,
können auch konisch verjüngte Rollen verwendet werden.
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Das Gewicht der Hülse wird normalerweise von den Zapfen getragen.
Wenn jedoch die vertikale Lage des Stützgliedes 38 verstellt werden soll, werden
zunächst die Arbeitszylinder 50 so stark druckbeaufschlagt, um die auf den Zapfen
ruhende Last zu erleichtern, die dann herausgezogen werden, worauf die hydraulischen
Zylinder voll druckbeaufschlagt werden, um das Stützglied 38 so weit wie durch die
Arbeitszylinder 50 ermöglicht anzuheben. Danach werden die Haltezapfen 56 erneut
eingesetzt und die Kolben zurückgezogen, um mit einer tiefer liegenden Öffnung 54
in Eingriff zu treten. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis sich das Stützglied
38 auf der gewünschten Höhe befindet. Abgesenkt wird das Stützglied 38 ganz einfach
durch eine Umkehr des vorstehend beschriebenen Vorgangs.
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Die Verwendung einer Kolben- und Zapfenanordnung ist auch lediglich
als Beispiel beschrieben. Für den Fachmann liegt auf der Hand, daß andere Einrichtungen,
beispielsweise Zahnstangen
und Ritzel verwendet werden können,
um die Lage des Stützgliedes 38 in senkrechter Richtung zu verstellen.
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Die vertikale Lage der Spaten ist durch insgesamt mit 74, 76 bezeichnete
Flaschenzüge steuerbar. Die Flaschenzüge weisen flexible Seile 78 auf, die sich
zwischen Rollensätzen 79, 80 erstrecken, welche innen am Stützglied 38 bzw. an den
oberen Enden der Spaten befestigt sind. Jedes der Seile 78 ist zu einer Kraftwinde
82 geführt, die an einer Plattform 84 angebracht ist, welche am oberen Ende des
Stützgliedes 38 befestigt ist. Natürlich können auch andere Einrichtungen zum Steuern
der Spaten vorgesehen sein, beispielsweise Hydraulikzylinder. Wenn das Stützglied
38 aus nachfolgend noch näher erläuterten Gründen drehbar ist, kann diese Drehbewegung
durch Drehen des Führungszylinders 41 erfolgen, der, wie schon erwähnt, durch eine
Keilverzahnung 43 mit dem Stützglied 38 verbunden ist. Zwar kann der Führungszylinder
41 auf verschiedene Weise drehbar sein, aber hier ist zu diesem Zweck eine Kraftwinde
86 gezeigt, die am Deck des Schwimmbaggers zum Steuern eines Seils 87 befestigt
ist, welches von der Oberseite und Unterseite der Windentrommel in einer Rinne 88
um den Führungszylinder 41 geführt ist. Das Seil wird durch eine im ortsfesten Bauteil
58 ausgebildete Öffnung 96 der Rinne 88 mittels horizontaler Seilscheiben90, 92
zugeführt, die an einer Konsole 94 angebracht sind. Wenn die Winde in der einen
oder anderen Richtung betätigt wird, wird das Seil entweder von der Oberseite oder
von der Unterseite der Seiltrommel abgegeben und gleichzeitig an der Unterseite
oder Oberseite aufgenommen, um eine Drehung des Stützgliedes 38 zu bewirken.
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Im Betrieb wird der Schwimmbagger in seine Baggerstellung geschleppt,
die Buganker ausgeworfen und das Stützglied für die Spaten durch Rückwärtsbetrieb
der Hebevorrichtungen 49 schrittweise abgesenkt, bis die Schächte 39, 40 sich in
entsprechender Tiefe im Verhältnis zum Boden des Gewässers befinden. Dann wird ein
Spaten, z.B. der Spaten 34 abgesenkt, bis er in den Boden eindringt. Danach wird
mit dem Baggern begonnen,
und wenn das Stützglied 38 nicht drehbar
ist, werden die Spaten in herkömmlicher Weise abwechselnd abgesenkt und angehoben,
wobei die Schächte 39, 40 auf die Spaten wirkenden Biegekräften ebenso wie das Stützglied
38 Widerstand leisten, welches so robust ist, daß es Biegekräften über den Bereich
von den Schächten bis zur Stützkonstruktion am achteren Ende des Schwimmbaggers
standhält.
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Wenn mit einem Schaufelrad gebaggert wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß das Stützglied 38 drehbar ist. Unter diesen Umständen wird nach dem Absenken
eines Spatens dieser in kleinen exakten Schritten durch Drehen des Stützgliedes
bis zu 1800 in den Abtrag vorgetrieben, wobei sich der Spaten im Boden befindet.
Das Merkmal der Umdrehung ist zwar auch nützlich für Saugbagger mit Schneidköpfen,
aber es ist äußerst wichtig für das Baggern mit Schaufelrädern.
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Wenn der Schwimmbagger zu einem anderen Einsatzort bewegt werden soll,
werden beide Spaten in ihre Ruhestellung innerhalb des Stützgliedes angehoben und
dann das Stützglied in voll angehobene Stellung gebracht, wobei sich das Stützglied
im wesentlich, nicht höher über den Schwimmbagger hinaus erstreckt als es herkömmlich
bemessene Spaten täten, wenn diese zum Betrieb durch achtern am Schwimmbagger befestigte
Schächte vorgesehen wären.