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[Die Industrie der Steine + Erden]


Naßgewinnung von Kies und Sand

Von erheblicher Bedeutung für die Auswahl des Abbauverfahrens sind natürlich die Eigenschaften der Lagerstätte. Dabei haben Kornform und Korngröße, Festigkeit und Mächtigkeit sowie Material und Verunreinigungen den größten Einfluß. Die spezifischen Eigenschaften der Lagerstätte sind die entscheidenden Kriterien für die Auswahl der Geräte, deren erste Unterteilung nach landgestützten und nach schwimmenden Geräten vorgenommen wird. Bei den von Land aus operierenden Maschinen erfolgt der anschließende Transport des gewonnenen Materials in den meisten Fällen mit Gummigurtförderern, aber auch mit Muldenkippern, bei den schwimmenden Geräten teilweise hydraulisch, teils mit Bandförderern oder mit Schuten.

Landgestützte Geräte

Diese Gruppe wird im wesentlichen durch Seilbagger mit Schürfkübeln, Schrapper mit Auslegern oder Umlenkrollenstationen sowie durch Eimerkettenbagger geprägt. Gelegentlich finden sich hier auch hydraulische Mobilbagger, die – mit Greifern oder Tieflöffel ausgerüstet – Vorkommen von relativ geringer Mächtigkeit hereingewinnen.

Schürfkübelbagger

Dieses diskontinuierlich arbeitende Gerät kann sowohl in der Naß- als auch bei der Trockengewinnung von Kies und Sand eingesetzt werden. Im Regelfall erfolgt der Abbau des Materials im Tiefschnitt , wobei Abbautiefen bis etwa 15m möglich sind. Die Komponenten des Schürfkübelbaggers sind das Raupenfahrwerk mit Drehkranz, der Baggeroberwagen mit Fahrer- und Maschinenhaus, in welchem sich Motor und Seilwinden befinden, Ausleger sowie Schürfkübel mit Vorzugseil, Rückzugseil, Kippseil und Ketten. In den Gewinnungsbetrieben werden diese Bagger mit Dienstgewichten von 50-100t und installierten Motorleistungen von 130 bis 300 kW eingesetzt. Die Fördermengen erreichen bis zu 300 t/h. Das Nutzvolumen der Schürfkübel beträgt 2,5-4,2 m3.

Bei modernen Bagger wird der Schürfkübel kraftschlüssig ausgefahren, um die Bandbremsen zu schonen. Dann wird das Rückzugseil nachgelassen und der Kübel mit dem Vorzugseil zum Bagger gezogen, wobei er sich mit Material füllt. Bei straff gehaltenem Vorzugseil wird der Kübel durch Anziehen des Rückzugseiles in die Horizontale gebracht, das Gerät schwenkt und durch Nachlassen des Vorzugseiles neigt sich der Kübel, dessen Inhalt fällt in den Aufgabetrichter oder auf eine im Betrieb eingerichtete Halde.

Schrapperanlagen

Schrapperanlagen sind diskontinuierlich arbeitende Geräte, die sowohl für die Trocken- als auch die Naßgewinnung von Kies und Sand verwendet werden. Die Maschinen besitzen als wichtigste Komponenten das Schrappergerät mit Führerhaus, Motoren und Winden, den Schrappkübel, die Umlenkrolle, das Rückholseil und das Vorzugseil. Das Schrappergerät mit dem Fahrerhaus kann auf Kufen, hydraulischem Schreitwerk oder auf einem Raupenfahrwerk montiert sein.

Schrapperanlage mit Ausleger

Schrapperanlage mit Ausleger

Derartige Anlagen werden heute mit Gittermastauslegern bis zu 44 m Länge gebaut (Abb. 1). Hiermit wird ein Schrappweg von ca. 40 m erreicht. Vom Übergabetisch wird der Kübel vom Rückholseil weggezogen, bis er den Anfang des Schrappweges erreicht hat. Von hier aus übernimmt das Vorzugseil das Vorziehen des Schrapperkübels, der sich bis zum Erreichen des Schrappertisches mit Material gefüllt hat.

Dieses gelangt über eine Rutsche zum Entwässerungssieb. Mit derartigen Anlagen werden Materialmengen von 50-250 m3/h gewonnen und verladen, wobei Schichten bis zu 10 m Mächtigkeit abgebaut werden können.

Schrapperanlagen mit separater Umlenkrolle

Am Schrappgerät, welches auch hier das Führerhaus, die Motoren, Winden und den Schrappertisch aufnimmt, ist lediglich ein kleiner Ausleger mit Führungsrolle für das Rückholseil angebracht (Abb. 2).

Schrapperanlage mit separater Umlenkrolle
Die Umlenkrolle kann am gegenüberliegenden Ufer befestigt oder als schwimmendes Gerät auf dem Kiessee verankert werden. Mit einer schwimmenden Umlenkrolle können Rückhol- und Vorzugseil relativ kurz gehalten werden.

Die Antriebe dieser Maschinen weisen Leistungen von 75 bis 300 kW auf. Die Schürfkübel sind für Inhalte von 2-10 m3 konzipiert, mit denen eine Schrapperanlage bis zu 300 m3/h Material gewinnen kann. Die Förderleistung ist dabei in hohem Maße von der Länge des Schrappweges abhängig. Es können bis zu 25 m mächtige Schichten abgebaut werden.

Land-Eimerkettenbagger

Für die Naßgewinnung überwiegend unverritzter Lagerstätten werden bis zu Abbautiefen von etwa 13 bis 15 m Land-Eimerkettenbagger (Abb. 3) eingesetzt.

Land-Eimerkettenbagger
Die Eimerinhalte liegen bei etwa 60 bis 160 l mit durchschnittlichen Gewinnungsleistungen von 100 bis 250 m3/h. Die Hauptmerkmale moderner Ausführungen sind:

Raupenfahrwerk statt der früher überwiegend verwendeten Schienenfahrwerke.

– Einsatz hochverschleißfester Werkstoffe für die Eimerschneiden und für die Schakenkette als Zugorgan,

– Gleichberechtigter Einsatz von ölgeschmierten Traktorketten als Zugorgan,

– Hydraulische oder frequenzgeregelte Antriebe für die Eimerkette

und das Raupenfahrwerk.

So arbeitet seit 1993 ein großer landgestützter Eimerkettenbagger im Kieswerk Ottendorf-Okrilla. Das Kieswerk fördert etwa 1,5 Millionen Tonnen pro Jahr an Kies und Sand. Bisher überwog der Trockenabbau, der mit einem Schaufelradbagger vorgenommen wurde. Da jetzt die Hälfte des Bedarfs aus den unter Wasser liegenden Teilen des Vorkommens gedeckt werden soll, haben sich die Betreiber für einen landgestützten Eimerkettenbagger entschieden. Die Gründe hierfür liegen zum einen darin, daß der Eimerkettenbagger eines der kostengünstigsten Gewinnungsgeräte ist und zum anderen, daß dieses jetzt mit der wartungsfreien Traktorkette angeboten wird. Hierdurch erhöhen sich die Standzeiten erheblich und der Überholungsaufwand verringert sich deutlich. Weitere Vorteile sind die Reduzierung der Geräuschemission sowie ein geringer Energieverbrauch.

Im allgemeinen und auch hier wird bei Eimerkettenbaggern zur Kiesgewinnung mit durchhängender Eimerkette im Fallschnitt gearbeitet, d. h. die Eimerleiter wird an der Böschung abgelassen und dann mit laufender Eimerkette bis zur Nenntiefe abgesenkt. Danach wird die Leiter angehoben, der Bagger in Längsrichtung 2-3 Meter verfahren und die Leiter wieder abgesenkt. Mit Eimern, die an der umlaufenden wartungsfreien Traktorkete befestigt sind, wird kontinuierlich Material abgeschürft. Die Abbautiefe beträgt in diesem Fall 13 Meter. Die Förderleistung der Anlage liegt bei etwa 300 m3/h.

Technische Daten

Eimerinhalt 225l

Eimerleiterlänge 34m

erreichbare Baggertiefe 13m

Eimerschüttungen 24-31 Eimer min-1 (stufenlosregelbar)

Leistung 300 m3/h

install. Leistung der Eimerkette 90kW

Betriebsgewicht 175t

Raupenfahrwerk 4,90m .x 4,90m

Schwimmende Geräte

Die bedeutendsten Anlagen dieser Gruppe sind Saugbagger, Schwimmgreiferbagger, Eimerkettenbagger und Pneumatikbagger. Zur Erhöhung der Förderleistung, zur Reduzierung des Energiebedarfs, zum Durchörtern harter Schichten und zur Vergrößerung der möglichen Abbautiefen zum vollständigen Hereingewinnen der vorhandenen Bodenschätze wurden bei der Konstrukton moderner Geräte erhebliche Anstrengungen unternommen.

Saugbagger

Seit einigen Jahren hat sich die Restkiesgewinnung voll in der Sand- und Kiesindustrie etabliert und bewiesen, daß sie einen nicht unerheblichen Beitrag zur Ressourcenschonung der natürlichen Kies- und Sandlagerstätten leisten kann. Nachkiesungen werden u. a. erforderlich, weil die Genehmigungsverfahren für Neuaufschlüsse langwierig geworden sind.

Um die Effektivität des Saugbaggers für diesen speziellen Einsatz zu erhöhen, hat die Döpke GmbH ihre langjährigen Erfahrungen mit Schneidkopfbaggern auf den neu konzipierten Schneidrad-Saugbagger übertragen (Abb. 4).

Schneidrad-Saugbagger

Unterstützt wird die Effektivität mit der Möglichkeit der exakten Positionsbestimmung des Saugbaggers mittels Satellitennavigation (DGPS). Darüberhinaus bewirkt eine automatische Windensteuerung einen kontinuierlichen und störungsfreien Betrieb.

Der verhältnismäßig hohe Überkornanteil bei der Restentkiesung wird von dem Schneidrad nicht aufgenommen und verbleibt in der Grube. Weil dadurch der Grobkornabscheider entfallen kann, wird eine kontinuierliche Baggerung ermöglicht. Auch stark verfestigte Ablagerungen werden mittels der angebrachten Schneidzähne gelockert und saugfähig gemacht.

Der theoretische Ausbeutungsgrad liegt bei ca. 97%, alle technischen Errungenschaften und Möglichkeiten der letzten Jahre sind in der modernen Bauserie berücksichtigt.

Das Baggerschiff wird in Sektionsbauweise hergestellt und setzt sich aus fünf Pontons zusammen. An dem Hauptponton sind zwei Seitenpontons, die Schneidradleiter und die Vorschwimmer montiert. In dem Hauptponton sind alle maschinellen und elektronischen Einrichtungen untergebracht. In erhöhter Position ist auf dem vorderen Teil des Hauptpontons die Fahrerkabine mit dem Steuerstand montiert. Die Abmessungen und Gewichte der einzelnen Pontons und der Schneidradleiter sind so gehalten, daß sie sowohl über die Straße per Tieflader als auch per Bahn transportiert werden können.

Die Schneidradleiter ist in einem schweren Drehgelenk gelagert. Sie wird durch eine Hydraulikwinde betätigt. Die Saugleitung ist unterhalb der Leiter montiert. Das Schneidrad ist mit hochverschleißfesten Schaufeln bestückt. Diese sind zusätzlilch mit auswechselbaren Schneidmessern bzw. -zähnen versehen. Angetrieben wird das Schneidrad von einem langsamlaufenden Hydraulikmotor.

Ausgehend von der Tatsache, daß die Pumpe maßgebend ist für die Leistung und Wirtschaftlichkeit des Baggers, wurde auf deren Konstruktion besonderer Wert gelegt. Aufgrund langjähriger Erfahrungen in der Kiesbaggerei ist eine besonders verschleißfeste starkwandige Panzerung entwickelt worden. Eine zusätzliche Wasserspülung durch die Sperrwasserpumpe schützt Welle und Lagerung am Gehäuseeintritt.

Saugseitig befindet sich unmittelbar vor der Pumpe eine Inspektionsklappe. Von hier aus lassen sich der Verschleiß innerhalb der Pumpe kontrollieren und evtl. blockierende Steine aus dem Kreisel entfernen. Der Standort der Pumpe ist so gewählt, daß das Auswechseln der Pumpenverschleißteile leicht zu handhaben ist. Zur Unterstützung dieser Arbeiten ist oberhalb der Pumpe eine Kranbahn mit Laufkatze angeordnet. Die Kiespumpe kann wahlweise von einem Elektromotor oder Dieselmotor angetrieben werden. Wegen der möglichen Drehzahlregulierung und Energieeinsparung wird ein frequenzgesteuerter Drehstrommotor oder alternativ ein Gleichstromregelmotor eingesetzt. Die Bedienung und Überwachung des Motors erfolgt vom Fahrstand, wo die entsprechenden Armaturen im Schaltpult installiert sind.

Die Verhol- und Leiterwinden sind in zweckmäßiger solider Bauart gehalten. Die Windentrommel wird direkt durch einen langsamlaufenden Hydromotor angetrieben. Die Winden sind praktisch wartungsfrei und ohne Verschleiß, sie sind auf dem Vorderdeck so plaziert, daß sie vom Fahrstand ungehindert eingesehen werden können.

Die Windensteuerung ist eine Einhand-Steuerung und im Schaltpult untergebracht. Die Steuerung der Verholwinden ist so ausgelegt, daß auch das ablaufende Seil beim Verholen stets leicht gespannt ist. Die Winden sind stufenlos regelbar. Besonders bewährt hat sich die vollautomatische Windensteuerung. Sie optimiert die kontinuierliche Feststofförderung und entlastet den Baggerführer.

In den letzten Monaten sind im Hause Habermann einige Saugbaggerkonzepte entwickelt worden, die auf diesem Sektor neue Maßstäbe setzen sollen.

Sprudelnde Innovationsquelle ist bei diesen Konzepten erneut die Aktivität von Habermann in der Lohnbaggerei. Als einer der größten Gewinnungsbetriebe in der heimischen Kies- und Sandindustrie liegen mit einer Produktion von etwa 50.000 Tagestonnen entsprechende Erfahrungen vor, so daß der traditionelle Saugbaggerhersteller über ein großes Potential an Erkenntnissen aus dem praktischen Betrieb verfügt. Mit diesem Hintergrundwissen werden neue Ideen und Verbesserungen der Saugbaggertechnik umgesetzt, die wesentlich zur Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der modernen Systeme beitragen.

Es werden Saugbagger mit Unterwasserpumpe heute in Arbeitstiefen von bis zu 60 m eingesetzt, einer Tiefe, die noch vor fünf Jahren als unerreichbar für Saugbagger galt. Selbst konventionelle Saugbagger können dank einer aktuellen Neuentwicklung, dem Saugkraftverstärker (Abb. 5),

Saugkraftverstärker

heute aus Tiefen von 30 m schweren Kies (80% Körnungsanteil bis 100 mm) mit einer zufriedenstellenden Leistung und Wirtschaftlichkeit gewinnen. Weiterhin neu sind zwei Baggersysteme zur Feinsand- bzw. Schlammgewinnung für Abbautiefen bis 60 m. Einsatzschwerpunkte für diese innerhalb von acht Stunden aufzubauenden Geräte sind das Entleeren von Feinsand- bzw. Schlammablagerungen in Kiesgewässern. Diese in zahlreichen Seen anzutreffenden Ablagerungen sind vielfach störend, um genehmigte Tiefenbaggerungen mit Schwimmgreifern vorzunehmen. Wird für die Tiefenbaggerung kein Saugbagger eingesetzt, müssen die überdeckenden Feinsandschichten zuerst abgetragen werden, um eine weitere Gewinnung zu ermöglichen.

Für Gewässertiefen bis 15 m steht ein Schlammsauger zur Verfügung, der komplett auf einem Tieflader antransportiert wird und innerhalb von wenigen Stunden einsatzbereit ist. Bei größeren Abbautiefen, bis 60 m, wird ein Schlammsauger mit einem speziell für diesen Einsatzzweck entwickelten Schwimmschlauch und der bewährten Unterwasserpumpen-Technik eingesetzt. Zur Erhöhung bzw. Vergleichmäßigung der Produktion sind alle Schlammsauger mit einer Jet-Anlage und einer Baggerautomatik ausgerüstet. Als Baggerpumpe wird die vielfach bewährte KBK 150 eingesetzt, damit kann bei 90 kW Antriebsleistung eine Produktionsleistung von bis zu 100 m3 Feststoff je Stunde und eine Spülentfernung von über 1.000 m erreicht werden. Die Geräte werden als Kauf-, Miet- oder Lohnbaggeranlagen angeboten.

Speziell für Regionen, deren Lagerstätten sich durch einen Überschuß an Sand auszeichnen, wurde eine Kombination aus Saugbagger und Sandverspüleinrichtung entwickelt. Gängige Praxis ist in diesen Regionen leider, daß von den gewonnenen und aufbereiteten Sandmengen große Teile wieder in den Gewinnungssee zurückgegeben werden müssen, weil sie am Markt nicht abgesetzt werden können. Wenn diese Maßnahmen unumgänglich sind, sollte darauf Wert gelegt werden, die überschüssigen Sandmengen sofort bei der Gewinnung gezielt auszuscheiden und zu verspülen. Um dieses möglich zu machen, werden auf dem Saugbagger mit Sandverspüleinrichtung die Fraktionen Sand und Körnung direkt auf dem Gerät durch eine kombinierte Klassier-, Zyklon- und Entwässerungstechnik getrennt und in einem frei definierbaren Verhältnis wieder zusammengesetzt. Die Überschußsande werden gezielt verspült, wobei das Wertprodukt gleichzeitig entschlämmt wird. Der auf dem Schiff hergestellte Rohkies steht auf Wunsch bandtransportfähig zur Verfügung. Im Endprodukt kann der Sandanteil zwischen 0-100% beliebig eingestellt werden.

Aus dem Bereich "kleine Erfindungen für den Baggeralltag" sei noch das zum Patent angemeldete Rohrleitungsverlängerungssystem erwähnt. Mit dieser, von einem Saugbaggerfahrer entwickelten Einrichtung ist es möglich, das Verlängern der Rohrleitung mit nur einer Person innerhalb kürzester Zeit vorzunehmen. Spezielle Führungen, Drehteller und Kabelbrücken für das Energiekabel sorgen dafür, daß beim Verlängern der Rohrleitung das Energiekabel automatisch durch die Verholwinden des Schiffes nachgezogen wird, ohne daß es zu Beschädigungen an dem Kabel kommen kann. Dieses muß vom Baggerführer nicht mehr gezogen, gehoben oder aus dem Wasser gehievt werden. Die Verholwinden auf dem Saugbagger werden dabei über eine Funkfernsteuerung bedient.

Saugbagger mit Kratz-Kette

In Dänemark wurde ein Saugbagger mit Kratzkette in Betrieb genommen. Das Kiesvorkommen enthält viele, nicht mehr pumpengängige Steine über 180 mm und auch viele, nicht mehr saugrohrgänige Steine über 300 mm. Um unter diesen Bedingungen wirtschftlich fördern zu können, wurde der vorhandene Saugbagger durch einen Marheine-Saugbagger mit Kratzkette ersetzt (siehe Abb. Seite 46). Das insgesamt 42 m lange, 5,8m breite und 87 t schwere Schiff hat einen Tiefgang von 0,7 m. Die gesamte Arbeitseinheit mit Baggerpumpe und Antriebsmotor ist auf einem Grundelement konzentriert aufgebaut. Die einzelnen, leicht zu transportierenden Elemente werden mit Bolzenverbindungen zusammengesetzt. Der Bagger wurde am Ufer aus den vorgefertigten Elementen zusammengesetzt und dann mit zwei Autokranen zu Wasser gelassen. Weil Verkabelungen und Verrohrungen zwischen den einzelnen Elementen weitestgehend entfallen, zudem die Bolzenverbindung einen schnellen Zusammenbau ermöglicht, war die gesamte Montage und das Zuwasserlassen in zwei Arbeitstagen abgeschlossen. Als Arbeitsmaschine ist eine Marheine-Baggerpumpe, Typ BP 50 II mit einem Saugrohr der Nennweite 350 und einem Druckrohr der Nennweite 300 eingesetzt.

Diese Baggerpumpe ist eine Neuentwicklung, ausgelegt als großer Langsamläufer für eine hohe Pumpleistung bei langen Standzeiten. Die Gemischförderleistung liegt bei 1200 m3/h. Als Antriebsaggregat ist ein Dieselmotor mit 305 kW bei 1500 min-1 installiert. Die Kratzkette lockert festen Boden und wirkt gleichzeitig als Grobabscheider vor dem Saugrohrmund. Es wurde eine Kette mit 9"-Teilung gewählt. Das ergibt eine Gliederöffnung von 140 mm x 140 mm als maximalem Steindurchgang. Die Länge wurde für eine Baggertiefe von 23 m ausgelegt. Das Gerät ist so konzipiert, daß von der Kratzkette erfaßtes Überkorn über eine Rampe, auf der ein Kratzförderer installiert ist und über ein Querband in eine Schute längsseits des Schiffes gefördert werden kann.

Innerhalb der ersten Wochen nach der Inbetriebnahme hat sich gezeigt, daß der Saugbagger mit Kratzkette die hohen Erwartungen erfüllt. Da Nebenzeiten zur Entleerung eines Steinfangkessels oder zur Abnahme von Steinen vor dem Saugrohr entfallen, erhöht sich die effektive Pumpzeit. Nicht pumpengängige Steine werden aus dem Bereich des Saugmundes herausgefördert, so daß die Aufnahme von feinerem Material ungestört bleibt. Insgesamt wird eine unterbrechungsfreie Saugleistung mit gleichmäßigem, hohen Feststoffanteil erreicht. Durch den homogenen, stetigen Förderstrom sind nun auch die nachfolgenden Anlagenteile besser ausgelastet. Die Produktivität der Grube hat sich durch den Einsatz des Saugbaggers mit Kratzkette auf 300t/h gesteigert. Damit ist die Wirtschaftlichkeit, die vorher in Frage gestellt wurde, wieder gegeben.

Schwimmgreiferanlagen

Schwimmgreifer sind für die Gewinnung von Sand- und Kiesvorkommen zwischen 10 bis 100 m Mächtigkeit unter Wasser gut geeignet. Es ist zweckmäßig – bei entsprechender Seegröße – das Vorkommen sofort vollständig auszubaggern. Dies hat folgende Vorteile:

– der horizontale Abbaufortschritt ist wesentlich langsamer,

– die Verweildauer der Schwimmgreiferanlage an einem Punkt ist

länger (vorausgesetzt das Kiesmaterial fließt gut),

– ziemlich gleichmäßige Körnung, ungeachtet schichtweiser Unterschiede im Kiesvorkommen.

Schwimmgreiferanlagen haben den Vorteil, daß sie harte oder zähe Schichten durchdringen können. Falls harte Schichten zu durchstoßen sind, kann man die unter diesen liegenden lockeren Kiesschichten herausbaggern und die verfestigten Schichten dadurch zum Einsturz bringen (Vorsicht ist angezeigt, da Verschüttung des Greifers eintreten kann). Lehm- und Tonschichten können auch durchstoßen werden. Jedoch ist es ratsam, bei dickerer Lehm- oder Tonschicht, dieselbe zunächst abzubaggern und erst dann den Rest des Kiesmaterials zu gewinnen.

Sämtliche Schwimmbagger von Beyer können sowohl mit Seil- als auch mit Hydraulikgreifer ausgerüstet werden.

Bei den Schwimmgreiferanlagen haben sich vier Bauarten durchgesetzt, die folgende Arbeitsverfahren besitzen:

1. Auslegeranlage


Auslegeranlage

Bei der Auslegeranlage (Abb. 6) arbeitet der Greifer immer an der gleichen Stelle in der Baggeröffnung des Pontons.

Das hydraulisch betätigte Wippauslegersystem führt den gefüllten Greifer über den Trichter, dem das Material aufgegeben wird. Der Trichter erfüllt zwei wichtige Funktionen, erstens bevorratet er eine gewisse Menge an Material und zweitens geht das Material von einem diskontinuierlichen Fördervorgang in einen kontinuierlichen Fließvorgang über.

Unter dem Trichter sitzt eine Siebmaschine, die den Kies entwässert, damit über Schwimmbänder an Land gefördert werden kann.

Die Auslegeranlage wird eingesetzt bei mittlerer Baggerleistung und Baggertiefen bis zu 40 m unter Wasser.

2. Katzanlage


Katzanlage mit Bandförderung

Bei der Katzanlage (Abb. 7) kann der Greifer auf Grund der länglichen Baggeröffnung eine größere Fläche unter Wasser abgreifen. Die Katze fährt jeweils von der Baggeröffnung über den Trichter und gibt das Fördergut in den Materialtrichter ab. Wegen der Katzbewegung auf der Fahrbahn, erfordert die Katzanlage größere Pontons. Der Baggerkragarm ist von Vorteil, um

einen unter Wasser gegriffenen Baumstamm über Bord in ein Schiff zu geben

– eine Greiferfüllung Lehm, Ton usw. nicht über den Materialtrichter abgeben zu müssen,

– einen kompletten Greiferwechsel einfacher und schneller durchführen zu können,

– bei schwierigen Abbauverhältnissen auch Vorkopf baggern zu können.

Diese Anlagen werden für mittlere bis große Baggerleistungen bei Baggertiefen bis 80 m (120 m wurden bereits ausgeführt) eingesetzt.

3.Schutenanlage

Die Schutenanlage ist eine Katzanlage, bei der das Material direkt aus dem Wasser in eine Klappschute gefüllt wird. Es entfallen die Entwässerungsmaschine und die Schwimmbänder.

Hinzu kommt jedoch die Investition von Klappschuten oder Selbstentladeschiffen sowie einem Eleviergerät am Ufer. Das Einsatzgebiet dieser Anlagen liegt bei mittleren bis großen Baggerleistungen. Die Baggertiefe erreicht bis 80 m. Bevorzugt eingesetzt bei langem, nicht allzu breitem Kiesgelände und bei Nachbaggerungen.

4. Drehkrananlage

Die Drehkrananlage kann rund um den Ponton baggern. Wegen der Drehbewegung erfordert auch diese Bauart große Pontons. Sie werden für mittlere bis große Baggerleistungen gebaut. Die Baggertiefe erreicht bis 60m.

Es wird ein extrem großer Arbeitsbereich ausgebaggert. Die Anlagen sind auch für Abraumarbeiten geeignet.

Die Antriebsmaschinen der Windwerke bei den Schwimmbaggeranlagen von Beyer können Drehstrom-Schleifringläufermotore, Gleichstrommotore oder Drehstrom-Kurzschlußmotore sein. Sie sind jeweils über Scheibenbremsen mit der ersten Getriebeeingangsstufe verbunden. Die Abtriebswellen der Getriebe sind mit den Seiltrommeln über eine Keilwellenverbindung (Evolventenflanken) verbunden und treiben diese direkt an.

Drehstrom-Schleifringläufermotore

Diese Maschinen sind für schwerste Anlaufbedingungen einsetzbar, kostengünstig und sehr robust. Nachteilig ist der Verschleiß zwischen Kohlebürsten und Schleifringen. Die Kohlebürsten müssen in regelmäßigen Zeitabständen überprüft und gegebenenfalls ausgetauscht werden.

Die Drehzahl der Motorabtriebswellen kann nur einen Wert annehmen, der sich aus der Last und dem eingeschalteten Widerstand in den Läuferkreis ergibt.

Die dazu gehörige elektrische Steuerung besteht aus handelsüblichen Bauteilen, die bei einer Betriebsstörung von einem Elektriker ohne Fremdhilfe überprüft werden kann. Die Herstellungs- und Wartungskosten sind am niedrigsten gegenüber allen anderen Steuerungen.

Gleichstrommotore

Auch diese Maschinen sind für schwerste Anlaufbedingungen einsetzbar, jedoch etwas teurer als die Schleifringläufermotore. Für die Kohlebürsten gilt das gleiche wie bei den Schleifringläufermotoren. Die Motore müssen über einen Fremdlüfter gekühlt werden, weil der Läufer im Stillstand schon sein max. Drehmoment abgeben kann.

Der Vorteil der Gleichstrommaschinen liegt in ihrer beliebig einstellbaren Drehzahl und somit unterschiedlichen Hub- und Senkgeschwindigkeiten, welche die Förderleistung erhöhen. Es entfällt das mechanische Bremsen. Die Scheibenbremsen kommen nur beim Ausschalten der Motore und im Notfall zum Einsatz. Durch das sanfte elektrische Bremsen und Beschleunigen werden alle mechanischen Bauteile geschont. Die dazu gehörige elektrische Steuerung ist aufwendig und kann bei Betriebsstörungen nur durch entsprechendes Fachpersonal des Herstellers gewartet werden.

Drehstrom-Kurzschlußläufermotore mit Frequenzumrichtersteuerung

Weil diese Maschinen bei gleicher Nennleistung wie die anderen ein zu geringes Drehmoment im Anlauf haben, müssen sie mindestens mit dem Faktor 2 größer dimensioniert werden. Die genormten handelsüblichen Kurzschlußläufermotore sind wartungsarm und robust.

Über die Frequenzumrichtersteuerung erfolgt die Drehzahlverstellung und die Drehmomentanpassung.

Schwimmender Eimerkettenbagger


Schwimmender Eimerkettenbagger

Abb. 8 zeigt einen schwimmenden Eimerkettenbagger mit folgenden technischen Daten:

– mögliche Abbautiefe unter Wasser 25 m,

– Anschlußleistung des Eimerkettenantriebes 180kW (frequenzgeregelt),

– Eimerschüttungen, 8-32 min-1 (stufenlos regelbar).

Einen großen Qualitätssprung hinsichtlich der Betriebssicherheit und der Minderung der Verschleißkosten hat der Einsatz der ölgeschmierten Traktorkette als Zugorgan gebracht.

Mit ihr werden Standzeiten von mindestens 5000 Betriebsstunden erreicht.

Ein weiterer Vorteil ist die Reduzierung des Geräuschpegels auf Werte, die den Einsatz von Eimerkettenbaggern auch in der Nähe von Wohngebieten zulassen.

Entsprechend der Rohkieszusammensetzung und der Entwässerungseigenschaften des gewonnenen Materials werden die Eimerkettenbagger nur mit Austragsband, mit Entwässerungssiebmaschine und Austragsband oder auch mit Feinsandrückgewinnung ausgerüstet.

Inzwischen wurden Eimerkettenbagger mit kompletten Aufbereitungs- und Verladeanlagen ausgestattet.

Als Antriebe der Eimerkettenbagger kommen bei schwimmenden Baggern ausschließlich drehzahlgeregelte hydraulische oder frequenzgeregelte Antriebe zum Einsatz.

Krupp Fördertechnik

und Thyssen Nordseewerke bauen Jumbo-Schwimmbagger

Ein von der Krupp Fördertechnik GmbH und der Thyssen Nordseewerke GmbH gebildetes Konsortium hat von der belgischen Jan de Nul Gruppe den Auftrag zum Bau eines Laderaumsaugbaggers mit einem Laderauminhalt von 33.000 m3 erhalten.

Bei dem Neubau, der mit seiner Kapazität die größten derzeit im Bau befindlichen Schwimmbagger noch einmal um 40 Prozent übertreffen wird, handelt es sich um das größte jemals projektierte Gerät dieser Art. Der Auftragswert beträgt mehr als 120 Millionen US-Dollar, die Ablieferung erfolgt im Januar 2000. Damit wird eine Auslastung in Konstruktion und Fertigung für beide Konsortialpartner bis zum Jahr 2000 erreicht.

Die Jan de Nul Gruppe wird den Schwimmbagger bei internationalen Landgewinnungsprojekten einsetzen. Die Gruppe ist seit über 50 Jahren im Baggergeschäft tätig und gilt als eines der weltweit führenden Unternehmen am Markt. Der neue Groß-Schwimmbagger erlaubt für die Jan de Nul Gruppe neue wirtschaftliche Dimensionen in internationalen Wasserbauprojekten.

Der Laderaumsaugbagger wird folgende Abmessungen haben:

 

– Länge ca. 200,00 Meter

– Breite 36,20 Meter

– Seitenhöhe 19,00 Meter

– Tiefgang 13,00 Meter

– Baggertiefe 60/125 Meter

– Tragfähigkeit 51.000 Tonnen

– Gesamtleistung ca. 36.000 Kilowatt

– Geschwindigkeit 16,50 Knoten (voll beladen)

Greiferbergungen

Ein sehr erfolgreiches und schonendes Verfahren zur Greiferbergung hat die Nautik GmbH Keppler und Vitt aus Sasbach entwickelt und setzt es über 30 mal pro Jahr ein.

Das Steckenbleiben des Greifers hat verschiedene Ursachen: der Greifer bleibt im Untergrund stecken, weil er sich dort in Lehm, Ton oder Baumstämme verbissen hat und die Motorenleistung nicht mehr ausreicht, den Greifer hoch zu ziehen. Oder ein Böschungsabbruch verschüttet den Greifer, so daß er nicht mehr hochgezogen werden kann. Auch Ursachen wie Seilabriss oder Motorendefekt machen eine Bergung unumgänglich.

Eine Möglichkeit den Greifer bei Verschüttung zu heben, ist es, die Greiferseile umzuhängen und mit einem anderen Greifer dicht neben dem am Seeboden liegenden zu baggern, um den verschütteten Greifer freizulegen. Wobei hier das Risiko betsteht, daß der verschüttete Greifer ins Baggerloch nachrutscht, der aktive Greifer diesen erfaßt und ebenfalls steckenbleibt oder der verschüttete Greifer im Baggerloch immer tiefer absackt und eine Bergung somit langfristig verhindert wird.

Eine weitere Variante, die Baggerpontons zu fluten, um die Greiferseile dann straff zu nehmen und die Pontons anschließend wieder zu lenzen oder mit der Laufkatze zu verfahren, sind Methoden von denen gänzlich abzuraten ist. Dabei werden nicht nur die Motoren und Trafos, sondern auch die gesamte Statik des Baggers gefährdet und es kann bis hin zur Versenkung des Baggers führen. Diese Verfahren sind zeit- und somit kostenintensiv und die Dauer des Produktionsausfalles ist schwer kalkulierbar.

Um Ausfallzeiten und Schaden so gering wie möglich zu halten, hat die Nautik GmbH ein Verfahren entwickelt, bei dem mittels Lufthebesäcken eine Greiferbergung in kurzer Zeit ohne weitere Bergungsschäden durchgeführt werden kann.

Dabei können über 40 Hebesäcke mit jeweils 5 und 10 t Auftriebskraft an den Greiferseilen angebracht werden. Durch spezielle Klammern können Taucher unter Wasser bis zu 200 to Auftriebskraft an den Seilen befestigen, ohne daß die Seile dabei beschädigt werden (Abb. 9).

Hebesäcke zum Bergen eines Greifers

Bei abgerissenen Seilen wird um den Greiferkopf eine Kette gelegt, an der die Hebesäcke befestigt werden. Mit einem Bauluftkompressor werden die Hebesäcke dann aufgepumpt und entwickeln somit ihre Auftriebskraft, so daß eine langsam entwickelte, konstante Zugkraft entsteht und den Greifer so an die Oberfläche hebt.

Durch den 24-Stunden Service der Nautik GmbH trifft das Einsatzteam in kürzester Zeit vor Ort ein. Mit professioneller Ausrüstung und einem großen Bestand an Hebematerial kann die Bergung schnell und somit preiswert durchgeführt werden. Die Dauer einer Greiferbergung beträgt selten mehr als 8-10 Stunden, wodurch der Betriebsausfall oft stark minimiert werden kann und in keinem Verhältnis zu einem Totalverlust eines Greifers steht.

Aber auch Greiferhersteller oder Baggerbetreiber können zu einer reibungslosen Bergung beitragen: durch Anschweißen von Anschlagpunkten, sogenannten "Augen", am Greifer werden zusätzliche Anschlagpunkte geschaffen, wenn die Seile komplett abgerissen sind.

Baggerpositionierungsanlage

Die unverzichtbare Kenntnis der genauen Position durch eine Baggerpositionierung in Verbindung mit einem schrittmotorschwenkbaren Lotgeber ermöglichen den effektiven und gezielten Abbau von Kiesvorkommen. Langjährige Erfahrungen in Sand- oder Kieswerken zeigen, daß bei ungenauer Positionierung große Sand- oder Kiesvorkommen im See verbleiben.

Deshab wurde eine dafür spezielle Soft- und Hardware für die genaue Baggerpositionierung entwickelt (Abb. 10).

Baggerpositionierungsanlage

Bis vor einiger Zeit wurde diese durch eine Laserentfernungsmessung des Baggerfahrers zu drei bekannten Festpunkten an Land durchgeführt. Die Entwicklung ist weiter fortgeschritten, so das jetzt diese Positionsbestimmung mittels Satellitennavigation (DGPS) durchgeführt wird.

Diese Satellitennavigationsempfänger werden mit einer speziellen Hard- und Software verbunden und daraus entstand ein effektives Positionierungsystem für den Kiesbaggerbetrieb. Durch den Einsatz des schwenkbaren Lotes mit der entsprechenden Software wird es dem Baggerfahrer möglich, ein Abbild des tatsächlichen Bodens zu bekommen und so gezielt stehengebliebene Kieshügel anzufahren.

Auf dem Bildschirm wird dem Baggerfahrer ein frei gewähltes Profil angezeigt, welches ihm Auskunft gibt, ob bestimmte vorgegebene Böschungsverhältnisse eingehalten wurden.

Sind dabei zusätzlich Informationen über die Kiesbasis vorhanden, so können diese ebenfalls dargestellt werden. (Regionale Lehmschichten könnten von großer Bedeutung bei Greifbaggern sein)

Der auf dem Bagger installierte Rechner besteht aus einem robusten Industrie-PC mit Bildschirm sowie einem GPS Empfänger. Auf diesem PC läuft die gesamte Positionierungssoftware. Es sind zur Bedienung keinerlei Computerkenntnisse nötig. Das System arbeitet vollautomatisch, geht nach dem Einschalten selbsttätig in den Betriebsmodus und nimmt ohne jeglichen Bedienereingriff alle Positionsdaten auf.





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