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Die
Erfindung betrifft ein Bodenbearbeitungsgerät gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Bearbeitung
verkrusteter Böden gemäß Anspruch 41.
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Im
Bereich der Sanierung kontaminierter Böden sind unterschiedliche
Verfahren bekannt, wobei in der Regel Mikroorganismen und gegebenenfalls die
Wirkung der Mikroorganismen unterstützende Nährlösungen
in das Erdreich eingebracht werden. So sind beispielsweise aus der
DE 44 05 303 und der
DE 195 29 439 C1 Bodenbearbeitungsgeräte
bekannt, die ein Schneid- und Rührwerkzeug mit schräg gestellten
Flügeln aufweisen, wobei es auf eine bestimmte Flügelanordnung
ankommt, um eine gewünschte Bodenzerkleinerung zu erzielen.
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Die
Flügelanordnung ist so gewählt, dass das von dem
jeweiligen Flügel erfasste Erdreich aufgrund der Schrägstellung
der Flügel angehoben und zerkrümelt wird und hinter
dem Flügel wieder nach unten fallen kann, weil zwischen
den Flügeln ein entsprechender Freiraum vorhanden ist.
Unter den Flügeln wird gleichzeitig ein Hohlraum geschaffen,
in dem durch den oder die unterhalb des Flügels in der Hohlwelle
befindlichen Austrittsöffnungen die gewünschten
Mikroorganismen, Suspensionen, Nährlösungen, Granulat
oder dergleichen weitgehend ungehindert eingebracht werden können.
Die genannten Materialien werden auch als Konditionierungsmittel
bezeichnet.
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Aus
der
EP 0 891 305 B1 ist
ein Verfahren zur Verfestigung von großen Mengen pastöser
Massen, wie z. B. Schlämmen, Mooren oder Teeren bekannt,
bei dem mindestens ein Konditionierungsmittel mit der pastösen
Masse vermischt wird. Das Verfahren sieht vor, dass die in einem
natürlichen oder künstlichen Becken befindlichen
pastösen Massen an Ort und Stelle nacheinander in lokal
begrenzten Bereichen in Bewegung gesetzt werden und mindestens ein
Konditionierungsmittel unter gleichzeitiger Durchmischung mit der
pastösen Masse eingetragen wird, wobei das Konditionierungsmittel
aus einem außerhalb oder innerhalb des Beckens befindlichen Vorratsbehälter
unmittelbar der Bearbeitungsstelle zugeführt wird. Das
Konditionierungsmittel wird mittels eines Bodenbearbeitungsgerätes
unterhalb der Oberfläche der pastösen Masse eingetragen
und über eine vorgegebene Tiefe kontinuierlich sowohl in vertikaler
als auch in horizontaler Richtung gleichmäßig
verteilt. Hierbei wird das Bodenbearbeitungsgerät in Vorwärtsrichtung
und senkrecht zur Vorwärtsrichtung bewegt.
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Bei
der Konditionierung von z. B. Teerseen hat sich gezeigt, dass in
dem Bereich, in dem der Teer in teigigem Zustand vorliegt, mit den
bekannten Bodenbearbeitungsgeräten eine gute Vermischung von
Teer mit Konditionierungsmittel stattfindet. Teerseen ebenso wie
andere pastöse Massen bilden jedoch im Laufe der Zeit durch
Verdichtung und Austrocknung an ihrer Oberfläche eine mehr
oder weniger harte und dicke Kruste aus.
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Beim
Eindringen eines Bodenbearbeitungsgerätes wird diese Kruste
aufgebrochen, wodurch einerseits grobe Schollen und im näheren
Umfeld Risse und Bruchlinien entstehen. Das mittels Überdruck eingebrachte
Konditionierungsmittel kann durch diese Risse ungewollt nach oben
aus dem Erdreich entweichen und somit zur Belastung der Umwelt beitragen.
Die groben Schollen müssen zwecks Aufarbeitung und gegebenenfalls
Verbrennung des Materials nach dem Abtragen und Abtransport des
kontaminierten Materials an einem anderen Ort weiter aufbereitet
werden.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Bodenbearbeitungsgerät
zur Verfügung zu stellen, mit dem insbesondere verkrustete
Böden auf einfache Weise bearbeitet und vollständig
aufbereitet werden können.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Bodenbearbeitungsgerät mit einem
oberirdisch angeordneten Antriebsmittel gelöst, das durch
mindestens zwei Bodenbearbeitungseinrichtungen gekennzeichnet ist, wobei
eine erste Bodenbearbeitungseinrichtung eine in den zu bearbeitenden
Boden eindringende rotierende Schneid- und Rühreinrichtung
mit ersten Werkzeugen und eine zweite Bodenbearbeitungseinrichtung
eine Zerkleinerungseinrichtung mit zweiten Werkzeugen umfasst.
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Unter
Boden und Bodenmaterial werden nicht nur Erdreich, sondern alle
Arten von krümeligen oder pastösen Massen verstanden,
wie z. B. auch Schlämme und Teere, die in künstlichen
oder natürlichen Becken vorliegen oder gesammelt werden
und vor einer Weiterverarbeitung einer Behandlung unterzogen werden
sollen.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform können die Bodenbearbeitungseinrichtungen
einzeln an dem Antriebsmittel anbringbar sein. Es besteht die Möglichkeit,
zuerst mittels einer Schneid- und Rühreinrichtung die Kruste
aufzubrechen und anschließend die Schneid- und Rühreinrichtung
gegen eine Zerkleinerungseinrichtung auszutauschen und den Boden,
insbesondere die Schollen, zu zerkleinern. Da der zweite Arbeitsvorgang
unabhängig von dem ersten durchgeführt werden
kann, ist dieser zweite Arbeitsvorgang besser an die Beschaffenheit
und Größe der Schollen auch in zeitlicher Hinsicht
anpassbar.
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Für
beide Bearbeitungsvorgänge kann dieselbe Antriebseinrichtung
genutzt werden. Um den Austausch der Bearbeitungseinrichtung zu
ermöglichen, sind sowohl an der Antriebseinrichtung als auch
an den einzelnen Bodenbearbeitungseinrichtungen entsprechende lösbare
Befestigungsmittel vorgesehen. Das Bodenbearbeitungsgerät
umfasst somit mindestens eine Antriebseinrichtung gegebenenfalls
mit Getriebe und ein Set von Bodenbearbeitungseinrichtungen.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform sind die mindestens zwei Bodenbearbeitungseinrchtungen
gemeinsam an dem Antriebsmittel angeordnet. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, dass beide Bearbeitungsvorgänge gleichzeitig
durchgeführt werden können, wodurch Zeit eingespart
wird. Dies setzt voraus, dass die Antriebsmittel entsprechend stärker ausgelegt
sein müssen als bei der ersten Ausführungsform.
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Das
Bodenbearbeitungsgerät besitzt mit den ersten und zweiten
Werkzeugen mindestens zwei unterschiedliche Werkzeuge. Diese unterschiedlichen Werkzeuge
erfüllen unterschiedliche Aufgaben.
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Die
ersten Werkzeuge sind vorzugsweise Schneid- und Rührwerkzeuge,
die zum Eindringen in den Boden und zum Durchmischen des Bodenmaterials
ausgelegt sind.
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Die
zweiten Werkzeuge sind vorzugsweise Schlagwerkzeuge zum Zertrümmern
und Zerkleinern von großen Erdbrocken, die von den ersten
Werkzeugen beispielsweise aus dem Boden herausgebrochen werden,
nicht von den ersten Werkzeugen erfasst werden oder aufgrund der
Ausgestaltung der ersten Werkzeuge von diesen nicht zerkleinert
werden konnten.
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Das
Vorsehen von mindestens zwei unterschiedlichen Werkzeugen ermöglicht
die Durchführung von mindestens zwei Arbeitsgängen,
die in das Bodenmaterial unterzogen werden. Die mindestens zwei
unterschiedlichen Werkzeuge sind an zwei unterschiedlichen Orten
am Bodenbearbeitungsgerät angeordnet, so dass mindestens
ein Teil des Bodenmaterials zeitlich nacheinander mindestens zwei
Bearbeitungsvorgängen unterzogen wenden kann. Bei insbesondere
verkrusteten Böden werden in einem ersten Arbeitsgang grobe
Brocken oder Schollen von den ersten Werkzeugen aus der Kruste herausgebrochen
und mittels der zweiten Werkzeuge in einem zweiten Arbeitsgang zerkleinert.
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Vorzugsweise
ist die Zerkleinerungseinrichtung oberhalb der Schneide- und Mischeinrichtung angeordnet.
Die zweiten Werkzeuge der Zerkleinerungseinrichtung können
vollständig oberhalb der ersten Werkzeuge angeordnet sein.
Je nach Bodenbeschaffenheit kann es zweckmäßig
sein, die zweiten Werkzeuge derart auszubilden und anzuordnen, dass
diese sich bis in den Bereich der ersten Werkzeuge erstrecken. Da
D2 > D1 ist, können die zweiten Werkzeuge
radial benachbart zu den ersten Werkzeugen angeordnet sein. Die
Zerkleinerungseinrichtung ist vorzugsweise ebenfalls eine rotierende
Einrichtung.
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Die
Schneid- und Rühreinrichtung weist einen ersten Wirkdurchmesser
D1 und die Zerkleinerungseinrichtung einen
Wirkdurchmesser D2 auf.
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Der
Wirkdurchmesser bezeichnet den jeweiligen Außendurchmesser
der sich auf einer Kreisbahn bewegenden Werkzeuge der betreffenden
rotierenden Einrichtung.
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Vorzugweise
ist D2 > D1.
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Wenn
die Schneid- und Rühreinrichtung zur Bearbeitung von verkrusteten
Böden eingesetzt wird, bricht die in den Boden eindringende
Schneid- und Rühreinrichtung die Kruste auf, wodurch grobe
Brocken oder Schollen entstehen, die nach oben aufgeworfen wenden
und somit der vorgesehenen Behandlung entzogen werden. Ein Vermischen
mit beispielsweise einem Konditionierungsmittel kann dann nicht
mehr stattfinden.
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Durch
die oberhalb der Schneid- und Rühreinrichtung angeordnete
Zerkleinerungseinrichtung werden derartige Schollen wirksam erfasst
und zerkleinert. Es hat sich gezeigt, dass die Schollen nicht nur
nach oben aufgeworfen sondern auch in horizontaler Richtung aus
dem Wirkbereich der Schneid- und Rühreinrichtung ausgetragen
werden. Dadurch, dass der Wirkdurchmesser D2 der
Zerkleinerungseinrichtung größer als der Wirkdurchmesser
D1 der Schneid- und Rühreinrichtung
gewählt ist, werden nahezu alle Schollen erfasst.
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Je
nach Art und Dicke des Krustenmaterials ist der Wirkdurchmesser
D2 zu wählen. Vorzugsweise liegt
das Verhältnis im Bereich von 1,5 ≤ D2/D1 ≥ 2,5, insbesondere im Bereich
von 1,8 bis 2,2.
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Vorzugsweise
weist die Schneid- und Rühreinrichtung erste Werkzeuge
auf, die um mindestens eine gemeinsame Achse rotieren.
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Vorzugsweise
rotieren die ersten Werkzeuge um eine vertikale Achse.
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Die
Zerkleinerungseinrichtung weist vorzugsweise zweite Werkzeuge auf,
die ebenfalls um mindestens eine gemeinsame Achse rotieren.
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Auch
die gemeinsame Achse der zweiten Werkzeuge ist vorzugsweise eine
vertikale Achse.
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Vertikale
Rotationsachsen sind bevorzugt, weil das Bodenbearbeitungsgerät
in der Regel von oben in den Boden eingeführt wird.
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Es
können je nach Bodenbeschaffenheit auch aus der Vertikalen
geneigte Achsen von Vorteil sein, ebenso auch kombinierte Bewegungen
der Einrichtungen, wie Rotationen um zwei oder mehr Achsen, wodurch
der Wirkbereich des Bodenbearbeitungsgeräts vergrößert
werden kann.
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Die
ersten und zweiten Werkzeuge können beispielsweise in entgegengesetzten
Richtungen um ihre gemeinsame Achse rotieren. Der Antrieb der beiden
Einrichtungen kann jedoch dadurch vereinfacht werden, dass vorzugsweise
die ersten und zweiten Werkzeuge in derselben Richtung rotieren.
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Bei
dieser Ausführungsform können die Schneid- und
Rühreinrichtung und die Zerkleinerungseinrichtung auf einer
gemeinsamen Welle angeordnet sein.
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Das
Konditionierungsmittel kann auf dem zu bearbeitenden Boden aufgestreut
werden und mittels des Bodenbearbeitungsgerätes untergemischt
werden.
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Eine
andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, wenigstens
ein Konditionierungsmittel mindestens über die Schneid-
und Rühreinrichtung innerhalb des Bodens auszutragen.
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Zu
diesem Zweck ist die Welle vorzugsweise eine Hohlwelle, über
die Konditionierungsmittel zugeführt werden kann, das durch
entsprechende Austrittsöffnungen im Bereich der Schneid-
und Rühreinrichtung oder der Zerkleinerungseinrichtung
ausgetragen wird.
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Die
ersten Werkzeuge umfassen vorzugsweise schräg gestellte
Flügel, die in Umfangs- und in Längsrichtung der
Welle beabstandet zueinander angeordnet sind.
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Die
Flügel sind vorzugsweise auf einer Schraubenlinie angeordnet,
wobei pro Windung der Schraubenlinie mindestens zwei Flügel
vorgesehen sind. Vorzugsweise weisen die Flügel eine Schrägstellung
von 20° bis 30° auf.
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Die
Flügel sind bezüglich der Drehrichtung der Welle
zum Ausheben des Erdreichs ausgerichtet, was die Vermischung des
Bodenmaterials mit dem Konditionierungsmittel vereinfacht.
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Die
Schneid- und Rühreinrichtung weist vorzugsweise Austrittsöffnungen,
insbesondere unter den Flügeln, für das Austragen
von Konditionierungsmittel auf. Die Austrittsöffnungen
können zusätzlich mit Sprühdüsen
versehen sein. Diese Ausführungsform ist dann von Vorteil,
wenn flüssige Konditionierungsmittel ausgetragen werden
sollen.
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Die
Zerkleinerungseinrichtung umfasst vorzugsweise mindestens ein Trägerelement,
an dem mindestens ein zweites Werkzeug angeordnet ist.
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Das
Trägerelement ist vorzugsweise eine Platte, die z. B. zur
vertikalen Welle und somit horizontal angeordnet ist. Eine Platte
hat den Vorteil, dass nach oben aufsteigender Staub, der gegebenenfalls
auch Konditionierungsmittel enthält, zurückgehalten
wird. Außerdem besitzt eine rotierende Platte eine erhebliche
Schwungmasse, was die Zerkleinerung von großen Schollen
begünstigt.
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Die
zweiten Werkzeuge sind vorzugsweise an der Unterseite und/oder am
Rand der Platte befestigt. Bei der Randbefestigung können
die zweiten Werkzeuge auch an der Oberseite der Platte befestigt
sein.
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Das
zweite Werkzeug erstreckt sich vorzugsweise vom Trägerelement
nach unten.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform sind an dem Trägerelement
mehrere zweite Werkzeuge vorgesehen, die in mindestens einem Wirkdurchmesser
(D2, D2') und/oder
mindestens einer Wirktiefe (T1, T2) angeordnet sind. Um verschiedene Wirkdurchmesser
zu realisieren, sind die zweiten Werkzeuge auf zwei oder mehr Kreisen
an dem Trägerelement befestigt. Hierbei können
die zweiten Werkzeuge z. B. unterschiedliche Längen aufweisen, wodurch
unterschiedliche Wirktiefen T1, T2, T3 erzielt werden.
Auf einem Kreis können auch zweite Werkzeuge mit unterschiedlichen
Wirktiefen T1 und T2 etc. angeordnet
werden.
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Vorzugsweise
sind die Werkzeuge bezüglich der Drehachse nach innen und/oder
nach außen fördernd angeordnet und ausgebildet.
Die nach außen fördernde Ausgestaltung wird vorzugsweise
dann gewählt, wenn ein Kontakt der Schollen mit dem zweiten
Werkzeug für die Zerkleinerung ausreicht. Die nach innen
fördernde Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die zertrümmerten
Bruchstücke einer Scholle einerseits dem innen liegenden
Mischbereich zugeführt werden und zum anderen aufgrund
der Zentrifugalkräfte wiederholt mit den zweiten Werkzeugen
in Kontakt kommen.
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Vorzugsweise
weist das zweite Werkzeug einen Holm und eine Schar auf.
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Der
Holm ist hierbei vorzugsweise von oben nach unten auswärts
geneigt angeordnet.
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Die
Schar kann in vertikaler und/oder horizontaler Richtung geneigt
angeordnet sein. Im einfachsten Fall besteht die Schar aus einer
Platte. Die Schar kann auch eine herzförmige Platte sein.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann das zweite Werkzeug ein Schwert
sein.
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Die
zweiten Werkzeuge sind vorzugsweise lösbar an dem Trägerelement
befestigt. Die Werkzeuge können somit je nach Bodenbeschaffenheit auf
einfache Weise ausgetauscht werden.
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Das
zweite Werkzeug ist unmittelbar oder mittelbar über Distanzelemente
an dem Trägerelement befestigt. Dies hat den Vorteil, dass
für die Ausbildung verschiedener Wirktiefen Werkzeuge einer Länge
eingesetzt werden können.
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Mindestens
die zweiten Werkzeuge bestehen vorzugsweise aus einem Federstahl,
was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn steinige Böden bearbeitet
werden sollen. Diese aus Federstahl bestehenden Werkzeuge können
den Steinen auf Grund der Federwirkung besser ausweichen.
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Zwischen
der Zerkleinerungseinrichtung und dem Antriebsmittel kann zusätzliche
eine Staubglocke vorgesehen sein. Die Staubglocke kann an der Welle
oder ebenfalls am Trägerelement befestigt sein. Bei der
Anbringung an dem Trägerelement, insbesondere der Platte,
kann es ausreichen, die Staubglocke lediglich als umlaufende Schürze
auszubilden. Dabei besitzt die Staubglocke, bedingt durch Vibrationen,
eine gewisse Selbstreinigung.
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Der
untere Rand der Staubglocke erstreckt sich vorzugsweise höchstens
bis in den Bereich des unteren Randes der Zerkleinerungseinrichtung.
Die Staubglocke taucht somit in einem begrenzten Bereich in den
Bodenbereich ein, wodurch besonders wirksam die Staubentwicklung
im Umkreis des Bodenbearbeitungsgerätes unterbunden wird.
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Die
Staubglocke besteht vorzugsweise aus einem flexiblen Material. Die
Verwendung eines flexiblen Materials wie z. B. Gummi oder Stoff,
ermöglicht eine gute Anpassung an die Oberflächenkontur des
zu bearbeitenden Erdreichs und somit einen noch dichteren Abschluss
des Raums unter dem Trägerelement.
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Vorzugsweise
ist zwischen der Schneid- und Rühreinrichtung und der Zerkleinerungseinrichtung und/oder
zwischen der Zerkleinerungseinrichtung und dem Antriebsmittel mindestens
eine Zwischenwelle angeordnet. Bei dieser Ausführungsform
sind die Zerkleinerungseinrichtung und die Schneid- und Rühreinrichtung
jeweils an eigenen Wellenabschnitten angebracht. Es wird dadurch
ein modularer Aufbau geschaffen, der sowohl den Austausch der Einrichtungen
erleichtert, als auch auf einfache Weise eine Veränderung
des Abstandes der beiden Einrichtungen zueinander ermöglicht.
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Vorzugsweise
sind Mittel zur Befestigung an einer horizontal verfahrbaren Einrichtung
vorgesehen.
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Die
Welle kann zusätzlich aus der Vertikalen schwenkbar angeordnet
sein.
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Die
Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Bearbeitung von verkrusteten
Böden gelöst, insbesondere von Teerseen, wobei
mittels eines Bodenbearbeitungsgerätes in einem ersten
Arbeitsgang die Bodenkruste aufgebrochen und das Bodenmaterial in
lokal begrenzten Bereichen in Bewegung gesetzt wird und wobei die
beim Aufbrechen der Bodenkruste entstandenen Schollen in dem lokal
begrenzten Bereich in mindestens einem zweiten Arbeitsgang zerkleinert
werden.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform können die Arbeitsvorgänge
gleichzeitig durchgeführt werden. Hierzu wird ein Bodenbearbeitungsgerät eingesetzt,
das mindestens zwei Bodenbearbeitungseinrichtungen aufweist.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform können auch die Arbeitsvorgänge
zeitlich nacheinander durchgeführt werden. Hierzu wird
ein Bodenbearbeitungsgerät verwendet, das jeweils nur eine
Bodenbearbeitungseinrichtung aufweist, wobei die Bodenbearbeitungseinrichtung
vorzugsweise austauschbar an dem Antriebsmittel angeordnet ist.
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Der
erste Arbeitsgang kann mit einer ersten Bodenbearbeitungseinrichtung,
die an einem ersten Fahrzeug, z. B. Bagger angeordnet ist, durchgeführt werden.
Der zweite Arbeitsgang wird mit einer zweiten Bodenbearbeitungseinrichtung
durchgeführt, die an einem zweiten Bagger angeordnet ist.
In diesem Fall sind zwei Antriebseinrichtungen erforderlich.
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Vorzugsweise
wird das Material der zerkleinerten Schollen dem Mischbereich wieder
zugeführt.
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Die
Schollen werden somit an Ort und Stelle von dem Bodenbearbeitungsgerät
zerkleinert. Die Zerkleinerung der Schollen erfolgt unmittelbar
nach deren Entstehung.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform wird mindestens ein Konditionierungsmittel
unter gleichzeitiger Durchmischung mit dem Bodenmaterial eingetragen,
wobei das Konditionierungsmittel in vertikaler und/oder horizontaler
Richtung verteilt wird.
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Das
Konditionierungsmittel kann beim 1. und/oder 2. bzw. weiteren Arbeitsgang
untergemischt werden.
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Beispielhafte
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 Seitenansicht
eines Bodenbearbeitungsgerätes mit Bagger und Silofahrzeug,
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2 Draufsicht
auf ein Bodenbearbeitungsgerät mit Bagger und Silofahrzeug
im Fahrbetrieb,
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3 Furchschnittbild
mit einem Bodenbearbeitungsgerät in Seitenansicht ohne
Zerkleinerungseinrichtung,
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4 vergrößerte
Darstellung des Bodenbearbeitungsgerätes gemäß 3 mit
Zerkleinerungseinrichtung,
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5 Seitenansicht
des in 4 dargestellten Bodenbearbeitungsgerätes,
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6 Draufsicht
auf das in 4 gezeigte Bodenbearbeitungsgerät,
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7 Furchschnittbild
mit einem Bodenbearbeitungsgerät mit verkürzten
Abständen,
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8 Seitenansicht
eines Bodenbearbeitungsgerätes gemäß einer
weiteren Ausführungsform,
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9 Trägerplatte
mit einem Werkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform,
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10 Trägerplatte
mit einem Werkzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform,
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11 Trägerplatte
mit einem Werkzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform,
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12a Trägerplatte mit einem Werkzeug gemäß einer
weiteren Ausführungsform,
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12b Draufsicht auf die Trägerplatte mit einem
Werkzeug gemäß 12a,
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13a Trägerplatte mit einem Werkzeug gemäß einer
weiteren Ausführungsform,
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13b Draufsicht auf die Trägerplatte mit einem
Werkzeug gemäß 13a,
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14 ein
Bodenbearbeitungsgerät mit Schneid- und Rühreinrichtung,
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15 eine
zweite Bodenbearbeitungseinrchtung in perspektivischer Darstellung,
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16 die
zweite Bodenbearbeitungseinrichtung im Einsatz, und
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17 die
zweite Bodenbearbeitungseinrichtung mit fahrbarer Einrichtung.
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In
der 1 ist ein Bodenbearbeitungsgerät 1 mit
einer ersten Bodenbearbeitungseinrichtung 300 und einer
zweiten Bodenbearbeitungseinrichtung 400 dargestellt. Beide
Bodenbearbeitungseinrichtungen 300, 400 sind in
Kombination an der Antriebseinrichtung 1' angeordnet und
bestehen aus einer Schneid- und Rühreinrichtung 30 und
einer oberhalb dieser Einrichtung 30 angeordneten Zerkleinerungseinrichtung 40.
Es ist zu sehen, dass das Bodenbearbeitungsgerät 1 in
den Boden 10 eindringt und durch die Rotation der Einrichtung 30 und
der Einrichtung 40 das Bodenmaterial bearbeitet. Der bearbeitete Bereich
und der unbearbeitete Bereich sind durch unterschiedliche Schraffuren
gekennzeichnet.
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Das
Bodenbearbeitungsgerät 1 ist am Ausleger 3 einer
fahrbaren Einrichtung 7 befestigt. Die fahrbare Einrichtung 7 ist
in 1 als Bagger dargestellt. Über eine Schlauchleitung 6 ist
das Bodenbearbeitungsgerät 1 mit einem Silofahrzeug 8 verbunden,
in dem sich Konditionierungsmittel befindet. Durch eine Schwenkbewegung
des Baggers 7 kann die Vortriebsbewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 1 bewirkt
werden. Die Vortriebsbewegung kann auch durch den Fahrbetrieb des
Baggers 7 erreicht werden. Es ist auch möglich,
den Fahrbetrieb mit einer Schwenkbewegung zu kombinieren.
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In
der 2 ist die Draufsicht auf das Bodenbearbeitungsgerät 1 mit
Bagger 7 und Silofahrzeug 8 dargestellt. Durch
den seitlichen Fahrbetrieb des Baggers 7 werden geradlinige,
bearbeitete Furchen 62 erzeugt. Durch eine Schwenkbewegung
des Auslegers können bogenförmige Furchen 60 hergestellt werden.
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In
der 3 ist ein Bodenbearbeitungsgerät 1 in
Seitenansicht vergrößert dargestellt. Zur besseren
Erläuterung der Wirkungsweise der Schneid- und Rühreinrichtung 30 ist
die Zerkleinerungseinrichtung 40 weggelassen worden. Am
Ausleger 3 des Baggers ist über eine Anflanschung 4 das
Untersetzungsgetriebe 2 angeflanscht, das mit zwei Hydraulikmotoren 1' und 1'' angetrieben
wird. An der Oberseite des Untersetzungsgetriebes 2 ist
die Zuführung 5 für das Konditionierungsmittel
angebracht, an der die Schlauchleitung 6 befestigt ist.
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An
der Unterseite des Untersetzungsgetriebes 2 ist eine Welle 20 angeordnet,
die in der hier gezeigten Darstellung aus drei Teilstücken
besteht. Über zwei Zwischenwellen 22 ist an der
Unterseite die Welle 24 der Schneid- und Rühreinrichtung 30 angeordnet.
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An
der Welle 24 sind erste Werkzeuge 32 angebracht,
die als Flügel 33 ausgeführt und an Flügelhaltern 34 befestigt
sind. An der Welle 24 sind Flügelhalter 34 vorgesehen,
an denen die Flügel 33 über Schraubverbindungen
lösbar befestigt sind. Die Flügel 33 sind
auf einer Art Schraubenlinie um die Welle 24 angeordnet
und geneigt ausgerichtet, so dass das Bodenmaterial, in das die
Schneid- und Rühreinrichtung 30 eindringt, in
Richtung nach oben verdrängt wird.
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In
der 3 ist als Beispiel ein Teerboden 10 dargestellt,
der im unteren Bereich teigiges Material 14 und darüber
eine Kruste 12 aufweist. Beim Eindringen des Bodenbearbeitungsgerätes 1 wird
mittels der Flügel 33 die Kruste 12 aufgebrochen,
so dass Schollen 16 entstehen.
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Über
die Öffnungen 35 in der Welle 24 der Schneid-
und Rühreinrichtung 40 wird Konditionierungsmittel
in den Boden in Strömungsrichtung 36 ausgetragen,
das durch die Risse und Spalte 18 der aufgebrochenen Kruste 12 entweichen
kann. Eine homogene Vermischung des Konditionierungsmittels mit
dem Bodenmaterial kann nicht stattfinden, weil die Schollen 16 hierfür
noch zu groß sind.
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In
der 4 ist das Bodenbearbeitungsgerät 1 vergrößert
dargestellt, das in Richtung 23 bewegt wird. Oberhalb der
Schneid- und Rühreinrichtung 30 ist die Zerkleinerungseinrichtung 40 angeordnet.
Zwischen beiden Zwischenwellen 22 ist ein Trägerelement 42 in
Form einer runden Platte angeordnet, an deren Oberseite bzw. Unterseite
zweite Werkzeuge 44 angeordnet sind. Weitere Werkzeuge 44 können auf
der Unterseite des Trägerelementes 42 mit anderen
Wirkdurchmessern Dx angeordnet werden. Diese zweiten
Werkzeuge 44 bestehen in der hier gezeigten Ausführungsform
aus einem sich nach unten erstreckenden Holm 45, an dessen
unteren Ende jeweils eine Schar 46 angeordnet ist. Die
Schare 46 sind plattenförmig ausgebildet und geneigt
angeordnet.
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Die
zweiten Werkzeuge 44 besitzen alle dieselbe Länge.
Durch die Verwendung von Distanzstücken 38 zwischen
dem Holm 45 und der Trägerplatte 42 können
die Wirktiefen T1, T2,
T3 eingestellt werden, die von der Platte 42 nach
unten bis zur Scharspitze 49 gemessen wird.
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Im
linken Teil der 4 ist ein zweites Werkzeug 44 über
ein Distanzstück 38 an der Trägerplatte 42 angeordnet,
so dass dieses Werkzeug eine Wirktiefe T1 hat.
Ein weiteres Werkzeug 44 ist unmittelbar an der Unterseite
des Trägerelementes 42 befestigt und besitzt dadurch
lediglich eine Wirktiefe T2 die kleiner
ist als die Wirktiefe T1. Auf der rechten
Seite ist ein zweites Werkzeug 44 an der Oberseite der Trägerplatte 42 befestigt.
Dieses Werkzeug besitzt eine Wirktiefe T3.
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Die
zweiten Werkzeuge 44 mit unterschiedlichen Wirktiefen sind
auf einem gemeinsamen Kreis angeordnet, so dass die zweiten Werkzeuge 44 einen
Wirkdurchmesser D2 aufweisen, der ebenfalls über
die Scharspitzen 49 definiert wird. Der Wirkdurchmesser
D1 der Schneid- und Rühreinrichtung 30,
der über die nach außen weisenden Flügelspitzen
definiert wird, ist deutlich kleiner als der Wirkdurchmesser D2 der Zerkleinerungseinrichtung 40.
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Da
sowohl die Schneid- und Rühreinrichtung 30 als
auch die Zerkleinerungseinrichtung 40 auf der gemeinsamen
Welle 20 angeordnet sind, ist die Drehrichtung der ersten
und zweiten Werkzeuge 32, 44 identisch. Aufgrund
des größeren Wirkdurchmessers D2 ist
die Geschwindigkeit der zweiten Werkzeuge 44 größer
als die der ersten Werkzeuge 32.
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Wie
in der 3 dargestellt ist, wird das Bodenbearbeitungsgerät 1 über
die Hydromotoren 1' und 1'' gemeinsam angetrieben.
Bedingt durch die entstehende chemische Reaktion mit dem Konditionierungsmittel
und durch die stufenweise Flügelbeaufschlagung des Bodenbearbeitungsgerätes
entsteht nach kurzer Zeit eine Krümelstruktur aus Teer oder
Schlamm mit Konditionierungsmittel.
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Die
Trägerplatte 42 hat den Vorteil, dass eine große
Rotationsmasse zur Verfügung steht, was mit den angebrachten
zweiten Werkzeugen 44 zur Folge hat, dass bei der Schollenbeaufschlagung
automatisch große Brechkräfte zur Verfügung
stehen, ohne die Hydraulikmotoren 1', 1'' sowie
das Untersetzungsgetriebe 2 zu überlasten.
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Das
von der Zerkleinerungseinrichtung 40 zertrümmerte
Bodenmaterial ist feinkörnig und besitzt daher eine wesentlich
größere Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit
als ein Schollengebilde, wie dies in 3 dargestellt
ist. Die Emissionen werden dadurch auf ein Minimum reduziert.
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An
der Trägerplatte 42 ist ferner eine Staubglocke 50 angeordnet,
deren Durchmesser großer ist als der Wirkdurchmesser D2 der Zerkleinerungseinrichtung 40.
Insofern überspannt die Staubglocke 50 die gesamte
Zerkleinerungseinrichtung 40. Die Staubglocke 50 besitzt
eine umlaufende Schürze 52, die sich bis in den
oberen Bereich der zweiten Werkzeuge 44 erstreckt. Die
Staubglocke 50 besteht vorzugsweise aus einem flexiblen
Material, so dass sich die Unterkante der Schürze 52 besser
an die Oberflächenkontur der Kruste 12 anpassen
kann. Die Staubentwicklung wird unter der Glocke zurückgehalten.
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Die
Scharspitzen
49 der zweiten Werkzeuge
44 sind
in der Regel höhenversetzt angeordnet und besitzen eine
Scharhöhe H. Der Höhenversatz der Scharspitzen
hat zur Folge, dass die Intensivwirkung bei einer Umdrehung der
Zerkleinerungseinrichtung
40 ein Wirkvolumen V von ca.
aufweist, wobei H
g die Summe der Scharhöhen H bezeichnet.
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Im
Betrieb kann der Baggerfahrer über die Hydromotoren 1', 1'' eine
Rechts- und eine Linksdrehung der Zerkleinerungseinrichtung 40 und
der Schneid- und Rühreinrichtung 30 auswählen.
Ein Rücklauf des Bodenbearbeitungsgerätes 1 kann
zum Abschütteln von klebrigen Böden an den Werkzeugen 32, 44 genutzt
werden.
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Wenn
das Bodenbearbeitungsgerät 1 zusätzlich
zu der Rotationsbewegung translatorisch verschoben wird, verändert
sich die klassische Kreisbewegung in eine zykloidische Bewegung
gegenüber dem Boden 10. Wegen der geforderten
Krümelstruktur bei der Konditionierung sollte der translatorische Vorschub
möglichst klein gehalten werden.
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In
der 5 ist das Bodenbearbeitungsgerät 1 gemäß 4 zur
Veranschaulichung der einzelnen Werkzeuge noch einmal in Seitenansicht
ohne Boden 10 dargestellt. Die zweiten Werkzeuge 44 sind mittels
einer Verschraubung 47 an dem Trägerelement 42 befestigt.
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In
der 6 ist die Draufsicht auf das Bodenbearbeitungsgerät 1 dargestellt.
Die Rotationsrichtung ist durch das Bezugszeichen 41 gekennzeichnet.
Die zweiten Werkzeuge 44 sind in der oberen Darstellung
derart ausgerichtet, dass das Bodenmaterial nach innen verdrängt
wird. Das Werkzeug 44, das rechts unten eingezeichnet ist,
ist derart ausgerichtet, dass das Bodenmaterial nach außen
verdrängt wird.
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In
der 7 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt,
in der das Trägerelement 42 unmittelbar an der
Oberseite der Welle 24 der Schneid- und Rühreinrichtung 30 angeordnet
ist. Die Zerkleinerungseinrichtung 40 ist mit ihrer Platte 42 zwar oberhalb
der Schneid- und Rühreinrichtung 30 angeordnet,
aber die zweiten Werkzeuge 44 können sich bis
in den unteren Bereich der Schneid- und Rühreinrichtung 30 erstrecken.
Aufgrund des größeren Wirkdurchmessers D2 sind die zweiten Werkzeuge 44 radial
benachbart zu den Flügeln 33 angeordnet. In der hier
gezeigten Darstellung bestehen die zweiten Werkzeuge 44 jeweils
aus einem Holm 45 und aus einer Schar 46 entweder
in Form einer schräg gestellten Platte 46a oder
einer herzförmigen Platte 46b.
-
In
der 8 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt,
bei der die zweiten Werkzeuge 44 in Form von gekrümmten
Schwertern 48 ausgeführt sind, die mittels einer
Verschraubung 47 an der Platte 42 lösbar
befestigt sind. Die Schwerter 48 können aus einem
Federstahl bestehen und nach außen bzw. nach innen gebogen
ausgeführt sein. Mittels der Distanzstücke 38 kann
die Wirktiefe verändert werden. Die Distanzstücke 38 können
an der Oberseite oder der Unterseite des Trägerelements 42 angeordnet
werden.
-
In
den 9 bis 11 sind Trägerplatten 42 mit
unterschiedlichen Werkzeugen 44 ausgestattet. Stellvertretend
ist jeweils ein Werkzeug 44 eingezeichnet.
-
In
der 9 ist der Holm 45 an der Oberseite der
Trägerplatte 42 befestigt. Der Holm erstreckt
sich senkrecht nach unten und besitzt am unteren Ende eine plattenförmige,
nach innen weisende Schar 46.
-
In
der 10 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt,
in der der Holm 45 schräg nach außen
abgewinkelt ist. Die plattenförmige Schar 46 weist
nach außen.
-
In
der 11 ist eine Schar 46 in Form einer herzförmigen
Platte 46b angeordnet.
-
In
den 12a und 12b ist
das zweite Werkzeug 44 in Form eines Schwertes 48 dargestellt, wobei
durch die entsprechende Anbringung an der Trägerplatte 42 ein
nach innen förderndes Werkzeug geschaffen wird.
-
In
der 13a ist dasselbe Werkzeug in
entgegensetzter Weise an der Platte 42 angebracht, so dass,
wie in 13b zu sehen ist, ein nach außen förderndes
Werkzeug geschaffen wird.
-
In
der 14 ist eine Bodenbearbeitungseinrichtung 1 mit
nur einer Antriebseinrichtung 1' dargestellt, an der eine
erste Bodenbearbeitungseinrchtung 300 in Form einer Schneid-
und Rühreinrichtung 30 angeordnet ist. An dem
Untersetzungsgetriebe 2 der Antriebseinrichtung 1' ist
eine Welle 20 angeordnet, an deren unteren Ende die Welle 24 der Schneid-
und Rühreinrichtung befestigt ist. Diese Schneid- und Rühreinrichtung
weist – wie bereits im Zusammenhang mit den 3 bis 5 beschrieben
worden ist – erste Werkzeuge 32 in Form von Flügeln 33 auf.
Es wird mit dieser Einrichtung lediglich die Kruste 12 des
Bodens 10 aufgebrochen, so dass Schollen 16 entstehen.
Die Wirkungsweise der Bodenbearbeitungseinrichtung 300 entspricht
derjenigen, die bereits im Zusammenhang mit der 3 erläutert
worden ist.
-
Nachdem
die Kruste 12 aufgebrochen worden ist und die Schollen 16 erzeugt
worden sind, wird die erste Bodenbearbeitungseinrichtung 300 gegen eine
zweite Bodenbearbeitungseinrichtung 400 ausgetauscht, die
in der 15 perspektivisch dargestellt
ist. An die Welle 20 wird im unteren Bereich die Welle 24 durch
die Welle 26 mit der Zerkleinerungseinrichtung 40 angeflanscht.
Die Bodenbearbeitungseinrichtung 400 kann der Zerkleinerungseinrichtung
gemäß der 5 entsprechen.
In der hier gezeigten Ausführungsform bestehen die zweiten Werkzeuge 44 aus
Schwertern 48 unterschiedlicher Länge. Die Platte 42 besitzt
im Zentrum eine Öffnung 43, so dass Konditioniermittel
aus dem Innern der Welle 26 ausgetragen werden kann.
-
Beispielsweise
können auch die in den 12a und 13a gezeigten Schwerter zum Einsatz kommen.
-
In
der 16 ist das Bodenbearbeitungsgerät 1 mit
der Bodenbearbeitungseinrichtung 400 im Einsatz dargestellt.
Es ist zu sehen, dass die Schollen 16 mittels der Zerkleinerungseinrichtung 40 in eine
krümelige Struktur überführt werden.
Die Bearbeitungsdauer kann durch den separaten Einsatz der zweiten
Bodenbearbeitungseinrichtung 400 an die Größe
und Beschaffenheit der Schollen 16 besser angepasst werden
als dies bei der kombinierten Einrichtung gemäß der 5 der
Fall ist.
-
In
der 17 ist das Bodenbearbeitungsgerät 1 mit
der zweiten Bodenbearbeitungseinrichtung 400 im Zusammenhang
mit der fahrbaren Einrichtung 7 dargestellt. Es ist in
der 17 zu sehen, dass auch Hänge mit diesem
Gerät bearbeitet werden können.
-
Beispielsweise
können unter schwierigen Bedingungen für harte
Einsätze ein Bagger gemäß 14 für
das Aufbrechen der Schollen bzw. Verkrustungen und ein weiterer
Bagger gemäß 17 für
die individuelle Verfeinerung der Schollen bestückt werden.
Diese Vorgehensweise spricht für eine sehr kostengünstige
und qualitative Vorgehensweise.
-
- 1
- Bodenbearbeitungsgerät
- 1'
- Hydraulikmotor
oben
- 1''
- Hydraulikmotor
unten
- 2
- Untersetzungsgetriebe
- 3
- Ausleger
des Baggers
- 4
- Anflanschung
- 5
- Zuführung
Konditionierungsmittel
- 6
- Schlauchleitung
für Konditionierungsmittel
- 7
- fahrbare
Einrichtung
- 8
- Silofahrzeug
- 10
- Boden/Teer
- 10a
- bearbeiteter
Bereich
- 10b
- unbearbeiteter
Bereich
- 12
- Kruste
- 14
- teigiges
Material
- 16
- Scholle
- 18
- Risse
und Spalte
- 20
- Welle
- 22
- Zwischenwelle
- 23
- Bewegungsrichtung
des Bodenbearbeitungsgeräts
- 24
- Welle
der Schneid- und Rühreinrichtung
- 26
- Welle
der Zerkleinerungseinrichtung
- 30
- Schneid-
und Rühreinrichtung
- 32
- erstes
Werkzeug
- 33
- Flügel
- 34
- Flügelhalter
- 35
- Öffnung
für Konditionierungsmittel und Luft
- 36
- Strömungsrichtung
- 38
- Distanzstück
- 40
- Zerkleinerungseinrichtung
- 41
- Rotationsrichtung
- 42
- Trägerelement,
Platte
- 43
- Öffnung
für Konditionierungsmittel und Luft
- 44
- zweites
Werkzeug
- 45
- Holm
- 46
- Schar
- 46a
- Platte
- 46b
- herzförmige
Platte
- 47
- Verschraubung
- 48
- Schwert
- 49
- Scharspitze
- 50
- Staubglocke
- 52
- Schürze
- 60
- bogenförmige
Furche
- 62
- geradlinige
Furche
- 300
- erste
Bodenbearbeitungseinrichtung
- 400
- zweite
Bodenbearbeitungseinrichtung
- D1
- Wirkdurchmesser
- D2
- Wirkdurchmesser
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4405303 [0002]
- - DE 19529439 C1 [0002]
- - EP 0891305 B1 [0004]