DE8601229U1 - Antriebseinrichtung zum Abbauen und Fördern von Mineralien vom Meeresboden - Google Patents

Description

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DIPL-ING. HELMUT ARENDT

PATENTANWALT HubOrtüSSIf. 2 · 3000 Hannover 1

Hannover, 17.01.1986

T 497/A/B Patent- und Gebrauchsmuster-Hilfsanmeldung

Anmelder: Firma F. Tacke KG

Rodder Damm 170

D-4440 Rheine

Antriebseinrichtung zum Abbauen und Fördern von Mineralien vom Heeresboden

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung eines Gerätes zum Abbauen und Fördern von Mineralien vom Meeresboden mit
einem Schwimmkörper und einem mit Tragseilen daran hängenden, aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten Trommeln bestehenden Schürf körper, dessen innere Trommel als Auf nahmebehailter für das abgebaute Material dient und mit wenigstens einer zentrischen Entnahmeöffnung zum Absaugen des geschürften
Materials versehen ist.

Eine an Seilen eines Schwimmkörpers, beispielsweise eines
Schwimmbaggers, hängende Schürfeinrichtung ist in der Patentliteratur bereits beschrieben worden. So zeigt die niederländische Patentanmeldung 80 01 287 ein Baggerfahrzeug mit einem Schürfgerät, das zur Überbrückung größerer Tiefen bis etwa
100 m an einem nach unten schwenkbaren Teil des Fahrzeugs angelenkt und zusätzlich durch Halteseile getragen bzw. geführt ist. Hierbei dienen die Tragseile zum Abfieren und Aufholen

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* bzw. zum Halten in einer bestimmten Höhe.

Die DE-OS 24 33 180 beschreibt einen Schwimmbagger mit einer ' am Heeresgrund arbeitenden Bagger- und Saugeinheit, die schwenkbar durch einen Rohrausleger mit dem Schwimmbagger verbunden ist und durch ein Tragseil herabgefiert bzw. eingeholt werden kann. Hier wie auch bei der zuvor genannten Vorveröffentlichung Wird die Vorschubbewegung beim Baggern durch eine Bewegung des Schwimmbaggers achteraus gesteuert. Das geschürfte Material wird über eine Unterwasserpumpe nach oben gefördert. An Seilen geführte bzw. absenkbare Einrichtungen sind auch bei reinen , Saugbaggern bekannt, wie beispielsweise die DE-OS 2 417 905 ι zeigt. Bei dieser Einrichtung wird ebenfalls eine Rohrleitung von Seilen getragen, wobei die Rohrleitung mit einem Ende gelenkig mit dem Schwimmfahrzeug verbunden ist und deren Saugmündung von den Tragseilen gehalten und geführt wird. Ahnliche Lösungen sind auch auf dem Gebiet der Tiefseebohrtechnik bekannt. Der Bohrkopf und die Fördereinheiten werden durch Seilzüge getragen.

Bekannt sind auch Einrichtungen sowohl für das mechanische Schürfen und Baggern als auch für das Absaugen von auf dem Meeresgrund lagernden Mineralien mit Hilfe von sich auf dem Grund bewegbaren Geräten. So zeigt beispielsweise die DE-Gi 29 38 448 eine Einrichtung, bei welcher ein rotierender Grabkopf am unteren Ende einer in Arbeitsstellung im wesentlichen lotrecht verlaufenden Säule angeordnet ist, die mit ihrem oberen Ende beweglich mit einem Schwimmkörper verbunden ist. Die Säule ist auf einem auf dem Grund bewegbaren Fortbewegungsgerät abgestützt. Das Fortbewegungsgerät ist mit Rädern ausgerüstet, mit deren Hilfe der an einem Ausleger befestigte Grabkopf über den Gewässerboden geführt wird.

Für besonders große Tiefen ist es bekannt, Schürfgeräte oder Saugeinrichtungen mit Hilfe von selbstfahrenden, vom Schwimmkörper an der Oberfläche gesteuerten Einrichtungen über den

Heeresboden zu bewegen. Hierzu wird beispielsweise die DE-OS 27 01 393 genannt. Das von dem am Heeresboden fahrenden Gerät aufgenommene Gut wird mit Hilfe von Auftriebskörpern an die Oberfläche gebracht und von Fahrzeugen aufgenommen.

Die Schwierigkeiten bei der Überbrückung großer Höhen- und damit Druckunterschiede sind offensichtlich. Entsprechend technisch aufwendig sind zahlreiche Lösungsvorschläge, wie die stellvertretend vorstehend genannten Veröffentlichungen belegen. Aus diesem Grunde ist bereits eine Schürfvorrichtung in Gestalt eines trommeiförmigen Körpers vorgeschlagen worden, dessen Außenumfang mit Baggerschaufeln besetzt ist. Der trommeiförmige Körper soll eine Rotationsbewegung ausführen, wodurch die Schaufeln Meeresboden abtragen und in den Innenraum des Trommelkörpers fördern. Von dort wird das abgebaute Material durch wenigstens eine zer.trische Entnahmeöffnung abgesaugt und über eine Steigleitung mit Hilfe von Pumpen in einen Schwimmkörper gedrückt. Das trommeiförmige Schürfgerät ist an Seilen des Schwimmkörpers aufgehängt. Seine Fortschrittsbewegung wird durch Bewegungen des Schwimmkörpers gesteuert. Das trommeiförmige Gerät bietet technische Vorteile, sofern es gelingt, eine für die drehende Schürfbewegung notwendige Antriebsvorrichtung zu schaffen und günstig am Gerät anzuordnen. Dabei sind die erhebliche Größe und das Gewicht des Gerätes sowie die hohen Außendrücke bei größeren Tiefen von erheblicher Bedeutung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung nach dem eingangs genannten Gattungsbegriff mit einem Antrieb für die rotierende Schürfbewegung auszurüsten, der d<*n hohen Anforderungen an die Funktionssicherheit unter den schwierigen Arbeitsbedingungen genügt. Die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß igstens an einer Stirnseite des Schürfkörpers Antriebsmotoren mit einem Untersetzungsgetriebe angeordnet sind, dessen Gehäuse gleichzeitig zur Aufnahme und

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Übertragung der Gewichtskräfte des Schürfgerätes in die Tragseile ausgebildet ist.

Das außerordentlich große Gewicht des trommeiförmigen Schürfkörpers führt bei den Arbeitsbewegungen auf dem unebenen Meeresboden zu unvermeidbaren wechselnden Biegebeanspruchungen. Durch die stirnseitige Anordnung des Getriebes in Verbindung nr.i h der Aufhängung des Getrxebeunterteils an Tragseilen werden jedoch unkontrollierte Belastungen von den Getriebeteilen ferngehalten. Obwohl im Prinzip eine einseitige Anordnung des Untersetzungsgetriebes zusammen mit dem Antrieb in einigen Fällen ausreichen wird, ein genügendes Drehmoment für die Schürfbewegung in die Trommel einzuleiten, wird sich vorteilhafterweise eine Aufteilung in zwei Getriebe mit den zugehörigen Antrieben an beiden Stirnseiten des trommeiförmigen Körpers anbieten. Vorzugsweise sind die Getriebegehäuse mehrteilig ausgeführt, wobei die Getriebeunterteile schalenförmig ausgeführt sind und zur Lagerung des Entnahmerohrs dienen. Von den Unterteilen wird das gesamte Gewicht in die Trossen übertragen. Die durch den Schürfwiderstand verursachten Reaktionskräfte werden durch das außerordentlich hohe Gewicht der Schürfeinrichtung aufgenommen. Die flache Ausführung des Gehäuseunterteils ist für den Schürfvorgang besonders günstig. Ganz besonders vorteilhaft ist eine wasserdichte, gegen den Außendruck abgesicherte Verbindung zwischen den Gehäuseteilen und eine entsprechende Dichtung am Durchtritt des Entnahmerohres durch das Getriebegehäuse.

Dadurch wird eine Ölschmierung aller Getriebeteile einschließlich der Traglager ermöglicht, beispielsweise durch eine vollstandige Ölfüllung des Getriebegehäuses.

Weitere, den Gegenstand der Erfindung vorteilhaft gestaltende Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht eines trommeiförmigen Schürfkörpers mit an beiden Stirnseiten angeordneten, erfindungsgemäß gestalteten Antrieben,

Fig. 2 die Draufsicht auf das Gerät gemäß Fig. 1 in vereinfachter Darstellung,

Fig. 3 eine Stirnansicht des in Fig. 1 dargestellten Gerätes mit Tragseilangriffspunkten oberhalb des Getriebegehäuses an einem rahmenförmigen Traggestell, welches an dem unterteil des Getriebegehäuses ansetzt,

Fig. 4 die Stirnansicht eines Gerätes mit gegenüber der Darstellung nach Fig. 3 geänderten Seilangriffspunkten,

Fig. 5 die Stirnansicht eines Gerätes mit Angriffspunkten der Tragseile an einem Tragrahmen gemäß Fig. 3, jedoch mit gelenkiger Befestigung am Unterteil des Getriebegehäuses ,

Fig. 6 das Ausführungsbeispiel eines Getriebes für die Dreh-.Tiomenteinleitung in die äußere Trommel,

Fig. 7 das Ausführungsbeispiel ein°s Getriebes mit der Traglageranordnung für das Entnahmerohr und die Drehmomenteinleitung in das Entnahmerohr,

Fig. 8 zwei Halbschnitte des Getriebes mit Zahnkupplungen, deren Drehpunktanordnungen voneinander abweichen und

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Fig. 9 eine rein schematische Darstellung des Antriebssystemes mit deTi äußeren und inneren Trommelkörper einschließlich Getriebe und Zahngelenke.

Das Schürfgerät in Form eines trommel- oder walzenförmigen Körpers 1 mit Außen- und Innentrommel 16 ist an den stirnseitigen Enden 1a kegelstumpfförmig verjüngt. Bei dem ge-

• zeigten Beispiel ist das Gerät mit zwbx zentrischen Entnahmerohren 2 und 3 ausgerüstet, mit deren Hilfe der innenraum des Schürfgerätes entleert wird. Förderpumpen 4 und 5 saugen das geschürfte Material über die Entnahmerohre an und drücken es über Steigleitungen 6 und 7 in ein an der Wasseroberfläche

·, schwimmendes Fahrzeug.

Die stirnseitigen Enden des Schürfgerätes sind muldenförmig eingezogen. An den hierfür vorgesehenen Querschotten 8 und 9 sind die Entnahmerohre mit Flanschen 10 und 11 befestigt.

Die Entnahmerohre sind in zwei geteilten Getriebegehäusen 12a 12b bzv/. 13a und 13b gelagert. An den Getriebegehäuseunter-,

j teilen 12b und 13b greifen die Tragseile 14, 15 und 16 entweder unmittelbar oder, wie bei den gezeigten Beispielen, mittelbar über Tragprofile, die zu einem starren Rahmen zusammengefügt sind, an. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind an den Getriebegehäuseunterteilen 12b, 13b Profilansätze 17 befestigt, von welchen Tragprofile 18 und 19 nach oben geführt und durch Querprofile 20 zu einem rahmenförmigen Tragwerk verbunden sind. An den oberen Eckpunkten die^ps Tragworks greifen die Tragseile 14 und 15 an. Die Trag- bzw. Zugseile 16 setzen unmittelbar an den hinteren Getriebegehäi'seansätzen 17 an und dienen vor allem zur Lagekorrektur der gesamten Einrichtung. Miteinander sind die an jeder

(j Stirnseite angeordneten rahmenförmigen Tragwerke nicht verbunden.

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Die drehende Schürfbewegung in Richtung des Pfeiles 21 wird durch drei Antriebsmotoren 22, 23 und 24 über ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe erzeugt« Die transiatorische Port- ·' schrittsbewegung in Richtung des Pfeiles 25 wird dagegen |

durch die Bewegung des an der Wasseroberfläche schwimmenden \

Fahrzeuges hervorgerufen* Durch die gleichzeitige Ausführung \> dieser beiden Bewegungen wird der Meeresboden 26 mit Hilfe Λ=»· »»4/lh+· fiarnocfoiHon Srhiirf uorltieiitio am Umfana der äußeren Schürftrommel abgetragen und in den Innenraum der inneren i_f Trommel gefördert,

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind die Tragseile 1

ti 14 und 15 über kürzere Tragprofile 27 und 28 mit dem Unter- |

teil 13b des Getriebegehäuses verbunden. Auch hier sind sie Γ

über Umlenkrollen 29 geführt, deren Achsen und damit die |

Kraftangriffspunkte der Seile in der horizontalen Mittelebene f

und mit gleichem Abstand von der Drehachse des Schürfgerätes I

angeordnet sind. Es besteht jedoch die Möglichkeit, bei von J

Ji der Darstellung nach Fig. 4 abweichenden Kraftvektoren, die |

Anlenkungspunkte der Seile mit Hilfe anderer Tragprofile be- i

liebig zu verlagern, um das Schürfgerät in der gewünschten t

Lage zu halten. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5, welche %

von einem rahmenförmigen Tragwerk ähnlich Fig. 3 Gebrauch f

macht, sind Gelenk3 29 an den unteren Angriffspunkten der j

Tragprofile 18 und 19 vorgesehen. Hierdurch wird in Verbin- I

I dung mit der biegeschlaffen Aufhängung durch Seile eine all- ■;

seitigs Beweglichkeit erreicht und somit eine auf die Getr."-2- I

be wirkende Biegebelastung vermieden. *

Das Entnahmerohr 2 bzw. 3 ist über einen Flansch 10 bzw. 11 S

starr mit der inneren Trommel des Schürfkörpers verbunden. ;

Auf dem Entnahmerohr sind zwei sphärisch bewegliche Wälzla— j

ger 31 und 32 angeordnet. Über das Lager 31 stützt sich die ;

äußere Trommel mit Hilfe eines Flansches 33, der Teil einer | Kupplungshülse 34 ist, auf dem Entnahmerohr 2 ab. In gleicher I₅. Weise ist das Großrad 35 des Getriebes über das Wälzlager 32 | auf dem Entnahmerohr 2 abgestützt. Das Großrad 35 ist mit f

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einer Kupplungsnabe 36 verschraubt, deren ballige Außenverzahnung 37 in die Kupplungshülse 34 greift. Damit wird in Form einer winkelbeweglichen einfach kardanischen oder (nicht gezeichneten) doppelkardanischen Verbindung zwischen dem Großrad 35 und der äußeren Trommel des Schürfkörpers eine Verbindung zur Übertragung des Antriebsmomentes hergestellt . Über einen stirnseitigen Flansch 38 ist das Entnahmerohr 2 starr mit dem Getriebegehäuse 12 bzw. 13 verschraubt. Alle übrigen in Fig. 6 erkennbaren Zahnräder und Ritzel 39 - 44 sind im Getriebegehäuse gelagert. Mit Dichtungen 45 und 46 ist das Getriebe gegen die durchtretenden, beweglichen Teile nach außen abgedichtet.

Die Fig. 7 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des Entnahmerohres 2 bzw. 3, das mit Flanschen 10 bzw. 11 kraftübertragend an der inneren Trommel des Schürfgeräts befestigt ist. Es ist in Traglagern 47 urd 48 des Getriebegehäuses gelagert und kann dadurch die Gewichtskraft des Schürfgerätes in das Getriebegehäuseunterteil und somit in die Tragseile einleiten. An seinem Umfang ist es mit einem Zahnkranz 49 als Großrad eines ebenfalls für einen Mehrmotorenantrieb ausgebildeten Getriebes 50 versehen.

Eine besonders günstige Gestaltung des Kupplungsgelenks zeigt der rechte Halbschnitt der Fig. 8. Die Kupplungsnabe ist bis zum Drehpunkt des sphärischen Wälzlagers 31 verlängert und greift dort mit ihrer Außenverzahnung 37 in die Innenverzahnung der Kupplungshülse 33, 34. Die Drehpunkte des Kupplungsgelenks und des Wälzlagers befinden sich dann im Bezug auf das älußere Ende des Entnahmerohres auf gleicher Höhe, oder mit anderen Worten ausgedrückt, der Drehpunkt des Zahngelenks ist bis in die Mitte des Drehpunktes des Lagers 31 verlegt. Hierdurch können bei größeren Trommeldurchbiegungen mögliche Querkräfte aus dem Zahngelenk ferngehalten und somit negative Einflüsse auf den Zahneingriff beim Radkörper 35 ferngehalten werden. Eine alternative Lösung hierzu und in ihrer Wirkung noch günstiger wäre die Anordnung von doppelkardanischen Zahngelenken.

Claims (22)

dipl.-ing::het'muY a'A'en'd PATENTANWALT Hubertusitr. 2 ■ 3000 Hinnover \ Hannover, 24.01.1986 T 497/A/B Aktenzeichen: G 86 01 229.0 Anmelder: Firma F. Tacke KG Rodder Damm 170 D-4440 Rheine SCHUTZANSPRÜCHE

1. Antriebseinrichtung eines Gerätes zum Abbauen und Fördern von Mineralien vom Meeresboden mit einem Schwimmkörper und einem mit Tragseilen daran hängenden, aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten Trommeln bestehenden Schürfkörper, dessen innere Trommel als Aufnahmebehälter für das abgebaute Material dient und mit wenigstens einer zentrischen Entnahmeöffnung zum Absaugen des geschürften Materials versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einer Stirnseite des Schürfkörpers (1) Antriebsmotoren (22, 23, 24) mit einem Untersetzungsgetriebe angeordnet sind, dessen Gehäuse (12a, 12b; 13a, 13b) gleichzeitig zur Aufnahme und Übertragung der Gewichtskräfte des Schürfgerätes in die Tragseile (14, 15) ausgebildet ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der inneren Trommel (1b) wenigstens ein zentrisches Entnahmerohr (2, 3) vorgesehen ist, das mit dem Getriebegehäuse (12a, 12b; 13a, 13b) starr verbunden ist und auf welchem sowohl

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das Großrad (35) als auch die äußere drehende Trommel über sphärisch bewegliche Lager (31, 32) abgestützt sind, während alle übrigen Getrieberäder und Ritzel (41-44) im Getriebegehäuse gelagert sind und das Drehmoment vom Großrad (35) über ein Kupplungsgelenk auf die äußere Trommel übertragbar ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kuppluncsgelenk eine einfach kardani. ;he Zahnkupplung (34, 36, 37} eingesetzt ist, deren Zähne mit balligen Zahnflanken ausgeführt sind.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplungsgelenk eine doppelkardanische Zahnkupplung eingesetzt ist, deren Zähne mit balligen Zahnflanken ausgeführt sind.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Trommel (1) des Schürfkörpers fest mit der Kupplungsaußenhülse (34) der Zahnkupplung verflanscht ist, wobei sich die Kupplungsaußenhülse gleichzeitig auf einem vom Entnahmerohr getragenen sphärisch beweglichen Wälzlager (31) abstützt.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunkte vom Kupplungsgelenk (33, 34, 36,

37) und sphärisch beweglichem Wälzlager (31) in Bezug auf das äußere Ende des Entnahmerohres auf gleicher Höhe liegen.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrische Entnahmerohr (2, 3) neben der Übertragung der Gewichtskräfte des Schürfgerätes in die Tragseile (14, 15) auch zur Übertragung des Drehmomentes für die rotierende Schürfbewegung vom Antrieb auf den Schürfkörper (1) ausgebildet ist.

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8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich- : net, daß das Entnahmerohr an seinem Umfang mit einem Zahnkranz

(33) als Großrad des Untersetzungsgetriebes ausgerüstet ist. |

9. Antriebseinrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch f gekennzeichnet, daß das Entnahmerohr in Traglagern (31) des ί Getriebegehäuses (12a, 12b; 13a, 13b) gelagert ist» ;'

10. Antriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragseile des Schürf- j_l( gerätes am Unterteil (12b, 13b) des Getriebegehäuses angreifen»

11. Antriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich- j

net, daß die Tragseile an kurzen Tragarmen (17, 27, 28) be- j

festigt sind, welche am Unterteil (12b, 13b) des Getriebege- >' häuses ansetzen»

12» Antriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse mehr- > teilig ausgebildet und dessen Unterteil (12b, 13b) als flache Schale gestaltet ist.

13. Antriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse wasserdicht ausgeführt und die Dichtungen gegen den Außendruck gesichert sind.

14. Antriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebe- und Lagerteile ölgeschmiert sind.

15. Antriebseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse vollständig mit Öl gefüllt ist.

16. Antriebseinrichtung nach einem oder mehreren de Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe zur Untersetzung eines Mehrmotorenantriebs ausgebildet ist.

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17. Antriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe eine Leistungsverzweigung aufweist.

18. Antriebseinrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomente durch Kegel- und
Stirnradgetriebe übertragen Werden.

19. Antriebseinrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehmomentübertragung ein Stirnradgetriebe dient.

20. Antriebseinrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehmomentübertragung ein
Schnecken- und Stirnradgetriebe eingesetzt ist.

21. Antriebseinrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomente über ein Schneckengetriebe übertragen werden.

22. Antriebseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme gelenkig mit dem Unterteil des Getriebegehäuses verbunden sind.