[0001] Die Erfindung betrifft eine Unterwasserabbauvorrichtung mit einer versenkbaren Arbeitsplattform,
welche auf einem Grund eines Gewässers absetzbar ist, einer Abtragseinrichtung zum
Abtragen von Bodenmaterial aus dem Grund des Gewässers, eine Verstelleinrichtung zum
Verstellen und Einbringen der Abtragseinrichtung in den Grund des Gewässers und einer
Förderleitung zum Abfördern von abgetragenem Bodenmaterial von der Abtragseinrichtung,
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Abbau von Bodenmaterial am Grund
eines Gewässers mit einer Unterwasserabbauvorrichtung, bei dem die Unterwasserabbauvorrichtung
auf den Grund des Gewässers abgesenkt wird, eine Abtragseinrichtung mittels einer
Verstelleinrichtung in den Grund des Gewässers eingebracht und dabei Bodenmaterial
abgetragen wird und das abgetragene Bodenmaterial mittels einer Förderleitung abgefördert
wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
[0004] Aus der
EP 2 562 346 A1 geht eine Unterwasser-Bohranordnung mit einer absenkbaren Arbeitsplattform hervor.
An der Arbeitsplattform ist ein Bohrwerkzeug angeordnet, welches mittels eines Bohrantriebes
zum Erstellen eines Bohrloches in den Gewässergrund antreibbar ist. Die Bohrvorrichtung
dient zum Erstellen von Gründungselementen unter Wasser. Das beim Erstellen der Bohrung
anfallende Bohrklein wird nach oben abgeführt und über eine Austrittsmündung in das
umgebende Gewässer ausgetragen, wo es durch die Gewässerströmung abgefördert und verteilt
wird.
[0005] Aus der
WO 2015/178854 A1 und der
WO 2015/178853 A1 gehen Unterwasser-Abbausysteme hervor. Bei diesem System werden mehrere mobile Abbaueinheiten
eingesetzt, von welchen abgebautes Bodenmaterial zu schwimmenden Behältern abgeführt
werden, welche unter Wasser zwischen den Abbaueinheiten und einem Versorgungsschiff
angeordnet sind.
[0006] Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, eine Unterwasserabbauvorrichtung und ein Verfahren zum Abbau von Bodenmaterial
am Grund eines Gewässers anzugeben, mit welchen Bodenmaterial unter Wasser besonders
effizient abgebaut werden kann.
[0007] Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Unterwasserabbauvorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise ein Verfahren zum Abbau von Bodenmaterial
am Grund eines Gewässers mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0008] Die erfindungsgemäße Unterwasserabbauvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass
an der Arbeitsplattform eine Aufnahme für einen Förderbehälter ausgebildet ist, dass
der Förderbehälter in der Aufnahme lösbar gelagert und gehalten ist, dass die Förderleitung
in den Förderbehälter mündet, wobei abgetragenes Bodenmaterial in den Förderbehälter
aufnehmbar ist, und in dem Förderbehälter eine Abscheideeinrichtung vorgesehen ist,
welche zum Rückhalten von abgetragenem Bodenmaterial mit einer gewünschten Partikelgröße
und zum Abscheiden von Flüssigkeit und Bodenmaterial unterhalb der gewünschten Partikelgröße
ausgebildet ist.
[0009] Eine Grundidee der Erfindung liegt darin, abgebautes Bodenmaterial unmittelbar an
der Arbeitsplattform aufzunehmen und zwischenzulagern. Das abgebaute Bodenmaterial
wird also nicht an die Umgebung oder einen von der Arbeitsplattform entfernten Aufnahmebehälter
weitergeleitet. Durch das Aufnehmen und Lagern des abgebauten Bodenmaterials ist dieses
einfach zu fördern.
[0010] Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, das abgebaute Bodenmaterial in einem
Förderbehälter aufzunehmen, welcher lösbar an der Arbeitsplattform der Unterwasserabbauvorrichtung
gelagert ist. Der Förderbehälter kann bei Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes
von der Arbeitsplattform gelöst und zu einer Entnahme- oder Entleerstelle abtransportiert
werden. Anschließend kann ein leerer Förderbehälter wieder auf der Arbeitsplattform
abgesetzt werden. Auf diese Weise kann zuverlässig und ohne erhebliche Belastung der
Umwelt abgebautes Bodenmaterial aufgenommen und vorzugsweise an die Wasseroberfläche
abgefördert werden.
[0011] Schließlich besteht ein weiterer Aspekt der Erfindung darin, das abgetragene Bodenmaterial
noch in dem Förderbehälter mittels einer Abscheideeinrichtung zu sieben, so dass feinkörniges
Material aus dem Förderbehälter abgeschieden wird. Dies reduziert die mit dem Förderbehälter
abzufördernde Menge an Bodenmaterial
[0012] Die Abtragseinrichtung kann grundsätzlich ein Bohrgerät oder jede andere geeignete
Abtragseinrichtung sein. Besonders bevorzugt ist es nach einer Ausführungsform der
Erfindung, dass die Abtragseinrichtung eine Fräse ist, welche mindestens ein Fräsrad
aufweist, welches um eine etwa horizontale Drehachse drehend angetrieben ist. Die
Fräse kann dabei vorzugsweise zwei drehend angetriebene Fräsradpaare aufweisen. Vorzugsweise
sind die Fräsradpaare so angetrieben, dass sie abgefrästes Bodenmaterial zu einer
Mitte hin fördern, von wo sie über eine Absaugpumpe aus dem Frässchlitz abgefördert
werden. Die Fräse kann im Wesentlichen ähnlich zu einer bekannten Schlitzwandfräse
aufgebaut sein.
[0013] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Verstelleinrichtung
eine Führung aufweist, entlang welcher die Abtragseinrichtung vertikal verstellbar
geführt ist. Die Verstelleinrichtung kann insbesondere ein Mast mit einer oder mehreren
Führungsbahnen sein. Vorzugsweise kann die Führung auch ein Gestell oder ein rohrförmiger
Aufbau sein, in dem die Abtragseinrichtung vertikal verfahrbar geführt ist.
[0014] Ein Abteufen der Fräse kann grundsätzlich aufgrund der Schwerkraft erfolgen. Eine
bevorzugte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Unterwasserabbauvorrichtung besteht
weiter darin, dass die Verstelleinrichtung eine Vortriebseinrichtung zum Heben und/oder
Senken der Abtragseinrichtung aufweist. Auf diese Weise können gezielt Vortriebs-
oder Rückstellkräfte aufgebracht werden.
[0015] Besonders vorteilhaft ist es, dass die Vortriebseinrichtung mindestens einen Stellzylinder
oder eine Winde aufweist. Der Stellzylinder ist vorzugsweise ein Hydraulikzylinder
zum Heben und/oder auch Senken. In gleicher Weise kann ein Vortrieb oder ein Heben
auch durch eine Windenanordnung mit einem oder mehreren Windenseilen mit entsprechenden
Umlenkeinrichtungen realisiert sein.
[0016] Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung wird dadurch erreicht, dass
die Führung als ein Führungsgestell ausgebildet ist, an dessen oberen Ende die Aufnahme
für den Förderbehälter vorgesehen ist. Das Führungsgestell kann dabei rohrartig mit
einem inneren Freiraum ausgebildet sein, in welchem die Abtragseinrichtung vertikal
verfahrbar geführt ist. An einer Oberseite des Führungsgestells kann der Förderbehälter
abgesetzt und positioniert werden.
[0017] Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass die Aufnahme einen trichterförmigen Zentrierabschnitt
aufweist und dass der Förderbehälter an seiner Unterseite einen konischen Einführabschnitt
umfasst, welcher passend zum Einführen des Förderbehälters in den Zentrierabschnitt
der Aufnahme ausgebildet ist. Die Aufnahme ist trichterförmig, wobei ein entsprechend
passender konischer Einführabschnitt an der Unterseite des Förderbehälters durch Absenken
leicht aufgenommen und zentriert werden kann. Beim Aufnehmen des Förderbehälters kann
gleichzeitig eine Verbindung mit der Förderleitung zum Einleiten des abgebauten Bodenmaterials
hergestellt werden.
[0018] Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass an
der Aufnahme für den Förderbehälter ein erstes Kopplungselement der Förderleitung
vorgesehen ist und dass an einer Unterseite des Förderbehälters ein zweites Kopplungselement
angeordnet ist, welches zum Herstellen einer Leitungsverbindung mit dem ersten Kopplungselement
verbindbar ist. Die beiden Kopplungselemente können dabei auch entsprechend passend
trichterförmig beziehungsweise konisch ausgebildet sein, um eine leichtere Verbindung
herzustellen. Auf diese Weise kann das abgebaute Bodenmaterial über die Förderleitung
von unten in den Förderbehälter eingeleitet werden.
[0019] Dabei besteht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, dass innerhalb des
Förderbehälters eine Steigleitung angeordnet ist, welche sich von der zweiten Kopplungseinrichtung
durch den Förderbehälter nach oben zu einer Mündung erstreckt, durch welche das geförderte
abgetragene Bodenmaterial von oben in den Förderbehälter eingeleitet wird. Somit durchströmt
das abgebaute Bodenmaterial zunächst mittels der Steigleitung in dem Förderbehälter
denselben und wird erst an der Oberseite des Förderbehälters ausgegeben. Durch dieses
Einleiten des abgebauten Bodenmaterials, welches in der Regel mit dem umgebenden Wasser
vermischt ist, wird es ermöglicht, dass ein Sedimentiervorgang innerhalb des Förderbehälters
stattfindet. Das feste Bodenmaterial kann an den Bodenbereich des Förderbehälters
sedimentieren, während das entsprechend geklärte Wasser an einer Oberseite des Förderbehälters
wieder austreten kann. Hierdurch wird die Befüllung des Förderbehälters mit dem abgetragenen
Bodenmaterial als eigentliche Nutzlast verbessert.
[0020] Ein besonders umweltschonendes Entkoppeln des Förderbehälters von der Arbeitsplattform
wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass an der ersten Kopplungseinrichtung
und/oder der zweiten Kopplungseinrichtung ein Sperrventil angeordnet ist, das zum
Befüllen des Förderbehälters das Sperrventil geöffnet ist und dass das Sperrventil
geschlossen ist, wenn der Förderbehälter aus der Aufnahme entfernt wird. Das Sperrventil
oder die Sperrventile können durch eine entsprechende Steuerung betätigt werden. Das
Ventil kann aber auch als ein Automatikventil mit mechanischen Elementen ausgebildet
sein, so dass es beim Aufsetzen des Förderbehälters automatisch geöffnet und beim
Entfernen des Förderbehälters automatisch verschlossen wird.
[0021] Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, dass
an der Aufnahme eine Verriegelungseinrichtung angeordnet ist, welche einen aufgenommenen
Förderbehälter in seiner Position verriegelt und fixiert. Dies stellt sicher, dass
der Förderbehälter auch bei stärkeren Strömungen zuverlässig in seiner Position verbleibt.
Zudem kann so der Förderbehälter auch zum Transportieren der Unterwasserabbauvorrichtung
eingesetzt werden. Dabei ist der Förderbehälter vorzugsweise mit einer Hubeinrichtung,
insbesondere einem Hubseil, verbunden. Mit dem Hubseil kann der Förderbehälter zu
einer Entleerposition, insbesondere einem Wasserfahrzeug, insbesondere einem Schiff,
verbracht werden. Ist dabei der Förderbehälter fest mit der Arbeitsplattform verriegelt,
kann so die Unterwasserabbauvorrichtung insgesamt mit dem Förderbehälter durch die
Hubeinrichtung transportiert werden.
[0022] Vorzugsweise ist eine Pumpeinrichtung zum Fördern des abgetragenen Bodenmaterials
von der Abtragseinrichtung zu dem Förderbehälter vorgesehen. Die Pumpeinrichtung kann
dabei in der Abtragseinrichtung integriert sein oder als eine separate Komponente
an der Arbeitsplattform angeordnet sein.
[0023] Für ein exaktes Justieren der Unterwasserabbauvorrichtung an einem Gewässergrund
ist es zweckmäßig, dass an der Arbeitsplattform verstellbare Stützfüße zum Ausrichten
der Arbeitsplattform auf dem Grund des Gewässers vorgesehen sind. Die Stützfüße können
dabei mit Stellzylindern oder sonstigen Stelleinrichtungen versehen sein, um einen
Höhenversatz zueinander auszugleichen. So kann die Arbeitsplattform auch auf einem
unebenen Gelände horizontal ausgerichtet werden. Vorzugsweise sind insgesamt drei
Stützfüße verteilt um den Umfang der Arbeitsplattform angeordnet.
[0024] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Abscheideeinrichtung
ein Siebelement mit Sieblöchern aufweist, welche entsprechend der gewünschten Partikelgröße
ausgebildet sind. Flüssigkeit und kleinere Partikel können so durch die Sieblöcher
austreten und aus dem Förderbehälter abgeleitet werden. Abhängig vom gewünschten Einsatzzweck
werden die Durchmesser der vorzugsweise kreisförmigen Sieblöcher ausgewählt und können
eine Größe von vorzugsweise zwischen 1 cm bis 5 cm aufweisen.
[0025] Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das Siebelement
hülsenförmig ausgebildet und innerhalb dem durchmessergrößeren Förderbehälter angeordnet
ist, wobei ein Abscheideraum zum Aufnehmen eines durch das Siebelement hindurchgetretenen
Abscheidematerials gebildet ist. Das hülsenförmige Siebelement kann sich nach unten
verjüngen und ist vorzugsweise zentrisch in dem Förderbehälter angeordnet. Der Förderbehälter
kann ebenfalls als ein Hülsenkörper ausgebildet sein, so dass zwischen dem Siebelement
und dem Förderbehälter ein ringförmiger Abscheideraum ausgebildet ist.
[0026] Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, dass mindestens eine Rückführleitung vorgesehen
ist, welche zum Rückführen des Abscheidematerials von dem Abscheideraum zu der Abtragseinrichtung
verläuft. An einem unteren Bodenbereich des Abscheideraums kann ein vorzugsweise abschließbares
Auslassventil angeordnet sein, durch welches das abgeschiedene Material aus dem Förderbehälter
in die Rückführleitung eintreten kann. Über eine Pumpe oder allein aufgrund der Schwerkraft
oder einer anliegenden Druckdifferenz kann das abgeschiedene Material durch die Rückführleitung
in den Bereich der Abtragseinrichtung rückgeleitet werden. An der Abtragseinrichtung,
etwa in der Nähe der Fräsräder, können eine oder mehrere Auslassöffnungen für das
Material vorgesehen sein, so dass dieses im Betrieb der Unterwasserabbauvorrichtung
in das Loch am Gewässergrund eingeleitet wird. Hierdurch wird einer Verschmutzung
des umgebenden Wassers effektiv entgegengewirkt.
[0027] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das abgetragene Bodenmaterial
zu einem Förderbehälter gefördert wird, welcher lösbar an einer Aufnahme der Unterwasserabbauvorrichtung
gelagert ist, dass mittels einer Abscheideeinrichtung abgetragenes Bodenmaterial mit
einer gewünschten Partikelgröße in dem Förderbehälter rückgehalten und Flüssigkeit
sowie Bodenmaterial unterhalb der gewünschten Partikelgröße aus dem Förderbehälter
abgeschieden wird, und dass bei Erreichen eines Füllstandes der befüllte Förderbehälter
von der Aufnahme gelöst und abtransportiert wird.
[0028] Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise mit der zuvor beschriebenen Unterwasserabbauvorrichtung
durchgeführt werden. Es können dabei die Vorteile erzielt werden, die zuvor beschrieben
wurden.
[0029] Eine bevorzugte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass der Förderbehälter lösbar an einer Oberseite der Unterwasserabbauvorrichtung
befestigt wird, dass eine Hubeinrichtung an einer Oberseite des Förderbehälters angreift
und dass zum Transportieren der Unterwasserabbauvorrichtung der Förderbehälter in
der Aufnahme verriegelt wird. Die Hubeinrichtung kann so zum separaten Abtransportieren
des Bodenmaterials mit dem Förderbehälter dienen, wenn der Förderbehälter von der
Unterwasserabbauvorrichtung entriegelt und gelöst ist. Ist der Förderbehälter in der
Aufnahme an der Arbeitsplattform verriegelt, kann mittels der Hubeinrichtung die Unterwasserabbauvorrichtung
insgesamt gefördert und bewegt werden.
[0030] Nach einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft,
dass das abgeschiedene Bodenmaterial aus dem Förderbehälter zu der Abtragseinrichtung
rückgeleitet wird. Im Betrieb befindet sich die Abtragseinrichtung im Boden, so dass
das abgeschiedene Material wieder in den Bodenbereich rückgeleitet werden kann. Hierdurch
wird einer übermäßigen Belastung des umliegenden Gewässerbereichs mit Trüb- und Schwebstoffen
entgegengewirkt.
[0031] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter
erläutert, welches schematisch in den Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen
zeigen:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Unterwasserabbauvorrichtung;
- Fig. 2
- eine vergrößerte Seitenansicht eines Förderbehälters für die Unterwasserabbauvorrichtung;
- Fig. 3
- eine vergrößerte Detailansicht der Aufnahme eines Förderbehälters in der Unterwasserabbauvorrichtung;
- Fig. 4
- eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Unterwasserabbauvorrichtung;
- Fit. 5
- eine vergrößerte Querschnittsansicht des unteren Bereichs der Vorrichtung von Fig.
4; und
- Fig. 6
- eine vergrößerte Detailansicht der Aufnahme des Förderbehälters von Fig. 4 im Querschnitt.
[0032] Bei einer erfindungsgemäßen Unterwasserabbauvorrichtung 10 gemäß Fig. 1 ist eine
gestellartige Arbeitsplattform 12 aus Trägern vorgesehen, welche über insgesamt drei
vertikal verstellbare Stützfüße 28 am Grund eines Gewässers von einem Wasserfahrzeug,
insbesondere einem Schiff, mit einem Hebezeug abgesetzt werden kann. Mit den Stützfüßen
28 kann die Arbeitsplattform 12 horizontal ausgerichtet werden.
[0033] An der Arbeitsplattform 12 ist zum Bilden einer Verstelleinrichtung 13 ein mastartiges
Führungsgestell 14 angeordnet. Innerhalb des Führungsgestells 14 ist entlang einer
vertikalen Führung 16 eine Abtragseinrichtung 30 vertikal verstellbar gelagert. Die
Abtragseinrichtung 30 ist als eine Fräse, insbesondere eine Schlitzwandfräse mit zwei
unteren Paaren von Fräsrädern 32 ausgebildet. Die Fräsräder 32 sind drehend um horizontale
Drehachsen angetrieben, wobei die Fräsräder 32 derart drehen, dass diese Bodenmaterial
abtragen und in einen Mittenbereich zwischen den zwei Paaren von Fräsrädern 32 fördern.
[0034] Zum vertikalen Verstellen der Abtragseinrichtung 30 ist eine Vortriebseinrichtung
20 mit seitlichen Stellzylindern 22 vorgesehen. Mit den Stellzylindern 22 kann die
Abtragseinrichtung 30 schrittweise gehoben oder gesenkt werden. Dabei wird die Abtragseinrichtung
30 mit einem länglichen Führungsrahmen entlang der vertikalen Führung 16 in dem Führungsgestell
14 geführt. Der Verstellweg der Abtragseinrichtung 30 kann auf die Höhe des Führungsgestells
14 begrenzt sein, so dass die Abtragseinrichtung 30 stets innerhalb des Führungsgestells
14 geführt ist. Alternativ kann die Abtragseinrichtung 30 auch insgesamt aus dem Führungsgestell
13 ausgefahren werden, wobei dann eine weitere Führung entlang des länglichen Führungsrahmens
der Abtragseinrichtung 30 erfolgt.
[0035] Das von den Fräsrädern 32 abgetragene Bodenmaterial wird über eine mittige Förderleitung
18 und mittels einer Pumpeinrichtung 24 nach oben zu einem Förderbehälter 50 gefördert,
welcher in einer Aufnahme 40 an der Oberseite des Führungsgestells 14 gelagert ist.
[0036] Die Aufnahme 40 weist einen trichterförmigen Zentrierabschnitt 42 zum zentrierten
Aufnehmen eines unteren Endes des Förderbehälters 50 auf. An der Arbeitsplattform
12 ist weiterhin ein Antriebsmodul 26 mit verschiedenen Aggregaten und auch Betriebsmitteln
lösbar angeordnet. Das Antriebsmodul 26 ist über eine nicht näher dargestellte Versorgungsleitung
mit einem Versorgungsschiff an der Oberseite des Gewässers verbunden. Über die Versorgungsleitung
kann auch eine entsprechende Steuerung der Unterwasserabbauvorrichtung 10 erfolgen.
[0037] Der Förderbehälter 50 für die erfindungsgemäße Unterwasserabbauvorrichtung 10 ist
näher in Fig. 2 dargestellt. Der Förderbehälter 50 weist einen im Wesentlichen zylindrischen
Grundkörper 52 auf, an dessen unterem Ende ein konischer Einführabschnitt 54 vorgesehen
ist, an den sich ein Verriegelungsabsatz 55 anschließt. Innerhalb des hohlen Förderbehälters
50 erstreckt sich eine Steigleitung 58 von der Unterseite 53 bis über das obere Ende
des zylindrischen Grundkörpers 52 hinaus. Von der Förderleitung 18 der Unterwasserabbauvorrichtung
10 wird das abgetragene Bodenmaterial an der Unterseite 53 an die Steigleitung 58
in dem Förderbehälter 50 übergeben, wobei in dem oberen Bereich die Steigleitung 58
über bogenförmige Krümmer zum Inneren des Förderbehälters 50 umgeleitet wird. Die
Krümmer münden in einem oberen Bereich des zylindrischen Grundkörpers 52, so dass
das abgetragene Bodenmaterial mit angesaugtem Wasser von oben in den Förderbehälter
50 eingeleitet wird. Auf diese Weise können die festen Bestandteile des abgetragenen
Bodenmaterials in den unteren Bereich des Förderbehälters 50 sedimentieren, während
Flüssigkeit an der Oberseite des Förderbehälters 50 austreten kann.
[0038] An der Oberseite des Förderbehälters 50 sind weiter Befestigungselemente 57 angeordnet,
an welchen eine nicht dargestellte Hebeeinrichtung, insbesondere Haken eines Kranseiles,
befestigt ist.
[0039] Der Förderbehälter 50 ist über eine Verriegelungseinrichtung 70 lösbar an der Aufnahme
40 des Führungsgestells 14 befestigt, wie näher in Fig. 3 dargestellt ist. Der Darstellung
von Fig. 3 ist zu entnehmen, dass der konische Einführabschnitt 54 des Förderbehälters
50 passend zu dem trichterförmigen Zentrierabschnitt 42 der Aufnahme 40 ausgebildet
ist. In der eingesetzten Position kann ein keilförmiges Halteelement 72 mittels eines
Betätigungsmechanismus 74, welche von einem nicht dargestellten Stellzylinder betätigt
wird, von einer Freigabeposition in eine Verriegelungsposition bewegt werden, welche
in Fig. 3 dargestellt ist. In der Verriegelungsposition hintergreift das radial eingefahrene
Halteelement 72 den durchmessergrößeren Verriegelungsabsatz 55 an einem zylindrischen
Endabschnitt des Förderbehälters 50. In der Verriegelungsposition ist der Förderbehälter
50 fest mit dem Führungsgestell 14 und damit der Arbeitsplattform 12 verbunden, so
dass die Unterwasserabbauvorrichtung 10 nunmehr mit dem Förderbehälter 50 nach oben
gezogen werden kann.
[0040] Der Fig. 3 ist auch die Verbindung zwischen der Förderleitung 18 und dem Förderbehälter
50 andeutungsweise zu entnehmen. An einem oberen Ende der Förderleitung 18 ist ein
erstes Kopplungselement 46 ausgebildet, welches passend in ein trichterförmiges zweites
Kopplungselement 56 an dem Förderbehälter 50 eingreift. In der Kopplungsposition wird
zwischen dem ersten Kopplungselement 46 und dem zweiten Kopplungselement 56 eine Leitungsverbindung
zwischen der Förderleitung 18 und der Steigleitung 58 innerhalb des Förderbehälters
50 hergestellt. Über ein schematisch angedeutetes Sperrventil 60 werden beim Trennen
des Förderbehälters 50 von der Aufnahme 40 die Öffnungen an dem ersten Kopplungselement
46 und dem zweiten Kopplungselement 56 verschlossen. Das Sperrventil 60 wird vorzugsweise
mechanisch beim Aufsetzen beziehungsweise Lösen des Förderbehälters 50 betätigt.
[0041] Die erfindungsgemäße Unterwasserabbauvorrichtung 10 ist zum Abtragen von Bodenmaterial
an einem Gewässergrund vorgesehen, insbesondere für eine Probenentnahme oder zum Abbau
von oberflächennahen Bodenschätzen.
[0042] Eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abbauvorrichtung 10 ist
im Zusammenhang mit den Figuren 4 bis 6 dargestellt. Die Unterwasserabbauvorrichtung
10 gemäß Fig. 4 weist dabei den gleichen Grundaufbau wir die Unterwasserabbauvorrichtung
10 gemäß den Figuren 1 bis 3 mit einer Arbeitsplattform 12, Stützfüßen 28, einem Führungsgestell
14 für eine Abtragseinrichtung 30 mit Fräsrädern 32 sowie einen oben lösbar angeordneten
Förderbehälter 50 auf. Es wird auf die vorausgegangenen Ausführungen verwiesen.
[0043] Gemäß Fig. 4 ist ein Querschnitt durch einen Förderbehälter 50 mit einer inneren
Abscheideeinrichtung 80 dargestellt. Der Förderbehälter 50 weist einen im Wesentlichen
zylindrischen Grundkörper 52 auf, an dessen unteren Ende ein konischer Einführabschnitt
54 vorgesehen ist. Dieser weist, wie bei dem vorausgegangenen Ausführungsbeispiel
näher erläutert, einen hier nicht näher gezeigten Verriegelungsabsatz zur lösbaren
Verriegelung mit der Arbeitsplattform 12 auf.
[0044] Von der Förderleitung 18 der Unterwasserabbauvorrichtung 10 wird das von der Abtragseinrichtung
30 abgetragene Bodenmaterial an eine obere Steigleitung 58 übergeben und in den Förderbehälter
50 von oben eingeleitet. Dabei strömt das abgetragene Bodenmaterial mit angesaugter
Flüssigkeit zunächst in ein hülsenförmiges Siebelement 82, welches koaxial entsprechend
der Form des umgebenden Förderbehälters 50, jedoch durchmesserkleiner, ausgebildet
ist. Das hülsenförmige Siebelement 82 weist eine Vielzahl von Sieblöchern 84 mit einem
vorgegebenen Durchmesser auf, so dass festes Bodenmaterial mit einer Partikelgröße
größer als die Sieblöcher in dem Siebelement 82 rückgehalten wird, während Flüssigkeit
und kleineres Bodenmaterial durch die Sieblöcher 84 im Wesentlichen radial nach außen
in einen ringförmigen Abscheideraum 86 des Förderbehälters 50 austreten kann.
[0045] Von dem ringförmigen Abscheideraum 86 gelangt das so abgeschiedene Bodenmaterial
in den unteren Bereich des Förderbehälters und kann über eine oder mehrere Auslassöffnungen
68 mit einem nicht näher dargestellten Auslass an mehrere nach unten verlaufende Rückführleitungen
15 aus dem Förderbehälter 50 abgeleitet werden. Über die Rückführleitungen 15 gelangt
das abgeschiedene Material wieder zurück in den Bereich der Abtragseinrichtung 30
und kann dort über nicht näher dargestellte Auslassöffnungen in den Bodenbereich abgegeben
werden.
[0046] Zusätzlich weist die Unterwasserabbauvorrichtung 10 nach Fig. 4 am unteren Ende der
Arbeitsplattform 12 im Bereich der Abtragseinrichtung 30 noch ausklappbare Führungswände
38 auf, durch welche eine zusätzliche Führungsfunktion und auch eine Schutzfunktion
für die Abtragseinrichtung 30 erfüllt wird.
[0047] Wie aus der vergrößerten Detailansicht von Fig. 5 zu entnehmen ist, wird das durch
die Fräsräder 32 der Abtragseinrichtung 30 abgetragene Bodenmaterial zusammen mit
umgebender Flüssigkeit mittels einer Pumpeinrichtung 24 über eine etwa mittig angeordnete
Ansaugöffnung 17 angesaugt und über die Förderleitung 18 nach oben zum Förderbehälter
50 gepumpt. Das abgeschiedene Bodenmaterial aus dem Förderbehälter 50 wird über zwei
Rückführleitungen 15 wieder nach unten zu den Fräsrädern 32 der Abtragseinrichtung
30 gepumpt. Über nicht dargestellte Auslassöffnungen kann so das abgeschiedene Material
zusammen mit Flüssigkeit wieder im Bereich des Frässchlitzes in den Boden eintreten.
[0048] Auf diese Weise wird die im Förderbehälter 50 zu fördernde Menge reduziert, wodurch
sich entsprechend auch die Anzahl der Hubvorgänge des Förderbehälters 50 vermindert.
Zudem kann nicht benötigtes Bodenmaterial unmittelbar im Boden verbleiben.
[0049] Gemäß Fig. 6 ist in einer vergrößerten Darstellung die Verbindung zwischen dem Förderbehälter
50 und der Arbeitsplattform 12 näher dargestellt. Dabei ist am oberen Ende der Förderleitung
18 ein konischer Zentrierabschnitt 42 ausgebildet, welcher passend zu einem entsprechend
konisch ausgebildeten Einführabschnitt 54 am Förderbehälter 50 ausgebildet ist. Hierdurch
wird eine Leitungsverbindung zwischen der Förderleitung 18 und der Steigleitung 58
im Förderbehälter 50 gebildet.
[0050] Es ist weiter Fig. 6 zu entnehmen, dass am unteren Ende des ringförmigen Abscheideraums
86 im Förderbehälter 50 eine vorzugsweise verschließbare Ablassöffnung 68 ausgebildet
ist, mit welcher der ringförmige Abscheideraum 86 des Förderbehälters 50 mit zwei
Rückführleitungen 15 in Leitungsverbindung steht, um das aus dem Förderbehälter 50
mittels der Abscheideeinrichtung 80 abgeschiedenes Bodenmaterial mit einer zu kleinen
Partikelgröße wieder nach unten abzuleiten.
1. Unterwasserabbauvorrichtung mit
- einer versenkbaren Arbeitsplattform (12), welche auf einem Grund eines Gewässers
absetzbar ist,
- einer Abtragseinrichtung (30) zum Abtragen von Bodenmaterial aus dem Grund des Gewässers,
- einer Verstelleinrichtung (13) zum Verstellen und Einbringen der Abtragseinrichtung
(30) in den Grund des Gewässers und
- einer Förderleitung (18) zum Abfördern von abgetragenem Bodenmaterial von der Abtragseinrichtung
(30),
dadurch gekennzeichnet,
- dass an der Arbeitsplattform (12) eine Aufnahme (40) für einen Förderbehälter (50) ausgebildet
ist,
- dass der Förderbehälter (50) in der Aufnahme (40) lösbar gelagert und gehalten ist, und
- dass die Förderleitung (18) in den Förderbehälter (50) mündet, wobei abgetragenes Bodenmaterial
in den Förderbehälter (50) aufnehmbar ist, und
- dass in dem Förderbehälter (50) eine Abscheideeinrichtung (80) vorgesehen ist, welche
zum Rückhalten von abgetragenem Bodenmaterial mit einer gewünschten Partikelgröße
und zum Abscheiden von Flüssigkeit und Bodenmaterial unterhalb der gewünschten Partikelgröße
ausgebildet ist.
2. Unterwasserabbauvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abtragseinrichtung (30) eine Fräse ist, welche mindestens ein Fräsrad (32) aufweist,
welches um eine etwa horizontale Drehachse drehend angetrieben ist.
3. Unterwasserabbauvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstelleinrichtung (13) eine Führung (16) aufweist, entlang welcher die Abtragseinrichtung
(30) vertikal verstellbar geführt ist.
4. Unterwasserabbauvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstelleinrichtung (13) eine Vortriebseinrichtung (20) zum Heben und/oder Senken
der Abtragseinrichtung (30) aufweist.
5. Unterwasserabbauvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Aufnahme (40) einen trichterförmigen Zentrierabschnitt (42) aufweist und dass
der Förderbehälter (50) an seiner Unterseite einen konischen Einführabschnitt (54)
umfasst, welcher passend zum Einführen des Förderbehälters (50) in den Zentrierabschnitt
(42) der Aufnahme (40) ausgebildet ist.
6. Unterwasserabbauvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Aufnahme (40) für den Förderbehälter (50) ein erstes Kopplungselement (46)
der Förderleitung (18) vorgesehen ist und
dass an einer Unterseite (53) des Förderbehälters (50) ein zweites Kopplungselement (56)
angeordnet ist, welches zum Herstellen einer Leitungsverbindung mit dem ersten Kopplungselement
(46) verbindbar ist.
7. Unterwasserabbauvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass innerhalb des Förderbehälters (50) eine Steigleitung (58) angeordnet ist, welche
sich von der zweiten Kopplungseinrichtung (56) durch den Förderbehälter (50) nach
oben zu einer Mündung erstreckt, durch welche das geförderte abgetragene Bodenmaterial
von oben in den Förderbehälter (50) eingeleitet wird.
8. Unterwasserabbauvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der ersten Kopplungseinrichtung (46) und/oder der zweiten Kopplungseinrichtung
(56) ein Sperrventil (60) angeordnet ist,
dass zum Befüllen des Förderbehälters (50) das Sperrventil (60) geöffnet ist und dass
das Sperrventil (60) geschlossen ist, wenn der Förderbehälter (50) aus der Aufnahme
(40) entfernt ist.
9. Unterwasserabbauvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abscheideeinrichtung (80) ein Siebelement (82) mit Sieblöchern (84) aufweist,
welche entsprechend der gewünschten Partikelgröße ausgebildet sind.
10. Unterwasserabbauvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Siebelement (82) hülsenförmig ausgebildet und innerhalb dem durchmessergrößeren
Förderbehälter (50) angeordnet ist, wobei ein Abscheideraum (86) zum Aufnehmen eines
durch das Siebelement (82) hindurchgetretenen Abscheidematerials gebildet ist.
11. Unterwasserabbauvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Rückführleitung (15) vorgesehen ist, welche zum Rückführen des Abscheidematerials
von dem Abscheideraum (86) zu der Abtragseinrichtung (30) verläuft.
12. Verfahren zum Abbau von Bodenmaterial am Grund eines Gewässers mit einer Unterwasserabbauvorrichtung
(10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem
- die Unterwasserabbauvorrichtung (10) auf den Grund des Gewässers abgesenkt wird,
- eine Abtragungseinrichtung (30) mittels einer Verstelleinrichtung (13) in den Grund
des Gewässers eingebracht und dabei Bodenmaterial abgetragen wird und
- das abgetragene Bodenmaterial mittels einer Förderleitung (18) abgefördert wird,
dadurch gekennzeichnet,
- dass das abgetragene Bodenmaterial zu einem Förderbehälter (50) gefördert wird, welcher
lösbar an einer Aufnahme (40) der Unterwasserabbauvorrichtung (10) gelagert ist,
- dass mittels einer Abscheideeinrichtung (80) abgetragenes Bodenmaterial mit einer gewünschten
Partikelgröße in dem Förderbehälter (50) rückgehalten und Flüssigkeit sowie Bodenmaterial
unterhalb der gewünschten Partikelgröße aus dem Förderbehälter (50) abgeschieden wird,
und
- dass bei Erreichen eines Füllstandes der befüllte Förderbehälter (50) von der Aufnahme
(40) gelöst und abtransportiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Förderbehälter (50) lösbar an einer Oberseite der Unterwasserabbauvorrichtung
(10) befestigt wird,
dass eine Hubeinrichtung an einer Oberseite des Förderbehälters (50) angreift und zum
Transportieren der Unterwasserabbauvorrichtung (10) der Förderbehälter (50) in der
Aufnahme (40) verriegelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das abgeschiedene Bodenmaterial aus dem Förderbehälter (50) zu der Abtragseinrichtung
(30) rückgeleitet wird.