DE102011056931A1

DE102011056931A1 - Düsenmagazin, Schneiddüsenanordnung und Schneidanordnung sowie Werkzeugführungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011056931A1
Application number: DE102011056931A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: DE102011056931B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Düsenmagazin (10) zur Aufnahme von mindestens zwei verschiedenen Arten von Schneiddüsen (111, 112), bevorzugt drei Schneiddüsen (111, 112, 113), wobei mindestens zwei unterschiedliche Arten von Schneiddüsen (111, 112) verwendet werden, zum Strahlschneiden von einem zu schneidenden Material, insbesondere zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen. Ferner betrifft die Erfindung eine Schneiddüsenanordnung (1) zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen, und eine Schneidanordnung zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen, umfassend eine Schneiddüsenanordnung (1) sowie eine Werkzeugführungsvorrichtung (6) zur Führung eines Werkzeuges, insbesondere einer erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnung (1), an der Innenwandung (51) eines länglichen Hohlkörpers mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, insbesondere ein Rohr, eine Röhre oder speziell ein Turm (50) einer Windenergieanlage (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Düsenmagazin zur Aufnahme von mindestens zwei verschiedenen Arten von Schneiddüsen, bevorzugt drei Schneiddüsen, wobei mindestens zwei unterschiedliche Arten von Schneiddüsen verwendet werden, zum Strahlschneiden von einem zu schneidenden Material, insbesondere zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen. Ferner betrifft die Erfindung eine Schneiddüsenanordnung zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen. Weiter betrifft die Erfindung eine Schneidanordnung zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen, umfassend eine Schneiddüsenanordnung, sowie eine Werkzeugführungsvorrichtung zur Führung eines Werkzeuges, insbesondere einer erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnung, an der Innenwandung eines länglichen Hohlkörpers mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, insbesondere ein Rohr, eine Röhre oder speziell ein Turm einer Windenergieanlage.
Ausgehend von der Problematik einen Turm einer Windenergieanlage, der über seine Höhe aus Spannbeton gefertigt ist, in einzelne Segmente zu zerschneiden, um diesen Turm der Windenergieanlage rückzubauen, stellt sich die Aufgabe eine schnell und effizient arbeitende Vorrichtung aufzuzeigen, mittels derer ein schnelles und vollständiges Schneiden des Turms in einzelne horizontale Segmente möglich ist, so dass ein bereit stehender mobiler Kran diese Segmente der Reihe nach herunterheben kann.
Bisher werden Beton- oder auch Spannbetontürme, nicht nur von Windenergieanlagen, einfach gesprengt, wenn hierzu ausreichend Platz zur Verfügung steht. Bei einer kontrollierten Sprengung kann so der Turm in eine vorbestimmte Position umgelegt werden und dann mittels schwerem Gerät auseinander geteilt werden. Im Anschluss an das Zerkleinern erfolgt dann der Abtransport der einzelnen Abbruchtrümmer.
Dieses Abrissverfahren ist sehr zeitaufwendig und mit erheblichen Risiken verbunden. Insbesondere können einzelne Trümmerteile unkontrolliert durch die Gegend fliegen und erheblichen Schaden an weiteren Objekten anrichten. Zudem ist der Platz für etwaige Neubauten für einen längeren Zeitraum nicht nutzbar, da zunächst eine aufwendige Zerteilung des Abbruchschuttes vor Ort erfolgen muss, der im Anschluss abtransportiert wird.
Zur Optimierung des Abrisses von Stahlbetontürmen ist im Stand der Technik das Sägen der einzelnen Segmente an Ort und Stelle bekannt, wobei hierzu ein an der Außenseite des Turmes umlaufendes Diamantsägeblatt zur Anwendung kommt, welches sich allmählich durch den Stahlbeton schneidet und letztendlich so den Turm segmentiert. Im Anschluss an das Segmentieren des ersten Abschnittes kann das Abheben mittels eines mobilen Krans erfolgen, der das abgetrennte Segment beispielsweise auf einen Tieflader verlädt, der wiederum das Segment zu einer Entsorgungsstelle transportiert, wo es dann letztlich zerstört und beseitigt wird.
Durch dieses Verfahren wird ein Teil der Entsorgung von dem Bauplatz bzw. Standort des Turms verlagert, so dass dieser bereits deutlich früher wieder genutzt werden kann. Jedoch ist das beschriebene Segmentierungsverfahren durch Sägen mittels einer diamantbesetzten umlaufenden Bandsäge sehr zeitintensiv und es besteht hier kein weiteres Optimierungspotential, so dass zur weiteren zeitlichen Straffung Alternativen zur Segmentierung gefunden werden müssen.
Der größte Kostenfaktor bei einer derartigen Demontage eines Turmes ist jedoch die Leerlaufzeit des mobilen Krans auf der Baustelle, für die entsprechend Miete gezahlt werden muss. Daher sollte es angestrebt werden, dass Schneiden der einzelnen Segmente deutlich zu verkürzen.
Allgemein sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Anordnungen bekannt, um Beton oder auch andere Materialien, wie Stahl und dergleichen zu zerschneiden. Hierzu sind unter anderem Hochdruckwasserstrahlen mit oder ohne abrasivem Zusatz bekannt, die in den verschiedensten industriellen Bereichen eingesetzt werden. Einsatzfelder finden sich im Maschinenbau, in der Flugzeug- und Raumfahrtindustrie, in der Fahrzeug- und Zuliefererindustrie, in der Elektroindustrie, im Wohn- und Industriebau, in der Glas- und Holzverarbeitungsindustrie in der Textil- und Lebensmittelindustrie sowie in der Medizin. Die Bearbeitungsaufgaben reichen vom Schneiden, Abtragen und Bohren über Markieren und Entgraten bis zum Reinigen und Recycling. Dem bearbeitbaren Werkstoffspektrum sind praktisch keine Grenzen gesetzt. Bearbeitungsverlauf, Start- und Endpunkte können nahezu beliebig gewählt werden. Es treten nur geringe Prozesskräfte und thermische Belastungen auf, das Wasser kühlt die Bearbeitungsstelle und transportiert Späne ab. Der Einsatz von mehreren gleichartigen und unabhängig ansteuerbaren Schneiddüsen in einem System ermöglicht die Massenfertigung von geometrisch komplexen Teilen. Durch den geringen Durchmesser des Werkzeugs werden bei einer hohen erreichbaren Schnitt- und Schnittkantenqualität scharfkantige Konturen realisierbar.
Beim ausschließlichen Schneiden mit Wasser wird gewöhnlich mit weitaus höheren Schnittgeschwindigkeiten gearbeitet als beim Trennen mit Abrasiv-Verfahren und dazugehörigen Mitteln.
Beim Abrasiv-Verfahren wird dem Wasserstrahl in einer Mischkammer der Schneiddüse oder bereits an der Hochleistungspumpe ein feinkörniges Schleifmittel, ein Granulat, dosiert beigefügt. Das Gemenge aus Wasser, Luft und Abrasiv-Granulat wird vermengt und in der Schneiddüse zu einem extrem energiereichen Strahl fokussiert und beschleunigt. So entsteht ein gleichmäßiger hoch effektiver Schneidstrahl, der Materialien großer Dicke und unterschiedlichster Konsistenz, wie Metalle, Keramik, Hartgestein oder Panzerglas trennt.
Die Faktoren Vorschubgeschwindigkeit, Wasserstrahldruck und Wassermenge, die Abrasiv Art und Menge und die Strahlgüte sowie der Düsenabstand zur Materialoberfläche beeinflussen die Schnittqualität und die Schnittgeschwindigkeit.
Der Strahl einer Schneiddüse kann durch die Faktoren Wasser-Art (Härte, Leitfähigkeit, Temperatur), Wasser (Druck, Menge, und Druckschwankungen), Abrasiv-Art (Härte, Korngeometrie, spez. Gewicht und Korngrößen-Verteilung), Abrasivfluss (gleichmäßig, Menge), sowie Düsenart, nämlich Wasserdüse (Material, Geometrie und Größe der Bohrung), Fokusierdüse (Länge, Einlaufgeometrie, Bohrungsgröße) als auch Ausgestaltung des Schneidkopfes (Abrasivanschluss, Eintrittwinkel, Position und die Mischkammergeometrie) beeinflusst werden.
Aufgrund dieser Vielfalt an möglichen Variablen scheint der Einsatz von Hochdruckstrahlen möglich, so dass es nunmehr Aufgabe der Erfindung ist entsprechende Vorrichtungen und Anordnungen aufzuzeigen, die ein sehr schnelles und effizientes Segmentieren von Türmen bzw. rohrartigen Gebildeten, wie Röhren und dgl., besonders aus Stahl- und/oder Spannbeton bestehend, ermöglichen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Düsenmagazin zum Strahlschneiden von einem zu schneidenden Material, insbesondere zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen aufzuzeigen, das ein schnelles Strahlschneiden insbesondere von Stahl- oder Spannbeton ermöglicht.
Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schneiddüsenanordnung sowie eine Schneidanordnung zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen, aufzuzeigen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine 6. Werkzeugführungsvorrichtung zur Führung eines Werkzeuges, insbesondere einer erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnung, an der Innenwandung eines länglichen Hohlkörpers mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, insbesondere ein Rohr, eine Röhre oder speziell ein Turm (50) einer Windenergieanlage (5), aufzuzeigen.
Gelöst werden diese Aufgaben mit einem Düsenmagazin nach Anspruch 1, einer Schneiddüsenanordnung nach Anspruch 3, einer Schneidanordnung nach Anspruch 5 sowie einer Werkzeugführungsvorrichtung nach Anspruch 6.
Zum schnellen Strahlschneiden von einem zu schneidenden Material, insbesondere zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen ist ein Düsenmagazin zur Aufnahme von mindestens zwei verschiedenen Arten von Schneiddüsen bzw. unterschiedlich ausgestalteten ähnlichen Schneiddüsen, bevorzugt drei Schneiddüsen vorgesehen, wobei mindestens zwei unterschiedliche Arten von Schneiddüsen verwendet werden, wobei die erste Schneiddüse, nämlich eine Vorschneiddüse, auf dem Düsenmagazin anordenbar ist, die zweite Schneiddüse, nämlich eine Hauptschneiddüse, in Arbeitsrichtung, der Vorschubrichtung bzw. der Bewegungsrichtung des Düsenmagazins hinter der ersten Schneiddüse anordenbar ist, und bevorzugt die dritte Schneiddüse, nämlich eine Nachschneiddüse, in Arbeitsrichtung hinter der ersten und der zweiten Schneiddüse anordenbar ist, wobei für jede Schneiddüse eine Aufnahme sowie ein Anschluss für eine Zufuhrleitung vorgesehen ist.
Mittels dieses Düsenmagazins können baugleiche, insbesondere jedoch zumindest zwei unterschiedliche Typen bzw. Abwandlungen oder Varianten von Schneiddüsen auf einem Träger angeordnet werden, um so eine vorgegebene Schnittlinie mit dem Düsenmagazin abzufahren, wobei unterschiedliche Hochgeschwindigkeitspartikelströme unterschiedlicher Zusammensetzungen nacheinander auf das Material treffen. Zunächst wird das Material von einer ersten Schneiddüse, nämlich der Vorschneiddüse bearbeitet wird, danach wird das angeschnittene Material von einer zweiten Schneiddüse, nämlich der Hauptschneiddüse bearbeitet, so dass entweder das gesamte Material im Schnittbereich entfernt ist oder zumindest größtenteils weggeschnitten ist. Im Anschluss kann bedarfsweise noch eine dritte Schneiddüse, nämlich eine Nachschneiddüse das Material nachschneiden, um so noch verbliebene bzw. undurchtrennte Reste des Materials zu entfernen.
Bevorzugt weist das Düsenmagazin zur Anordnung der Schneiddüsen verstellbare Düsenhalter und/oder voreingestellte Aufnahmen für die Schneiddüsen auf, um so die Schneiddüsen in einem bestimmten Strahlwinkel anzuordnen, wobei der Strahlwinkel der Schneiddüsen senkrecht zur Arbeitsrichtung in Richtung der Materialoberfläche oder zumindest teilweise in Richtung der Arbeitsrichtung orientiert ist, so dass sich ein Vorschub des Strahls ausbildet, wobei der Strahlwinkel der ersten und/oder zweiten Schneiddüse im Bereich von 0° bis 50°, bevorzugt von 1° bis 30°, besonders bevorzugt von 2° bis 20°, liegt und/oder der Strahlwinkel der dritten Schneiddüse im Bereich von 0° bis 25°, bevorzugt von 0° bis 10°, besonders bevorzugt von 0° bis 5°, liegt, insbesondere 0° beträgt, jeweils in Richtung der der Arbeitsrichtung.
Insbesondere hat sich herausgestellt, dass die Hochgeschwindigkeitspartikelströme bei senkrechter Anstrahlung der zu schneidenden Oberfläche sich gegenseitige überlagern und so in der Gesamtleistung negativ beeinflusst werden. Dieses Problem wir durch die Winkel zur Erzeugung des Vorschubs minimiert.
Weiter werden die verstellbaren Düsenhalter und/oder voreingestellten Aufnahmen für die Schneiddüsen verwendet, um die Schneiddüsen in deren Abstand zur Oberfläche des zu schneidenden Objekts einzustellen, wobei die erste Schneiddüse bis auf die Oberfläche heranführbar ist und/oder die zweite und/oder dritte Schneiddüse in die Oberfläche eindringen kann. Der besondere Vorteil liegt hierbei darin, dass die Entfernung der Schneiddüse zur zu bearbeitenden Fläche stark reduziert wird, um so die Wirkung deutlich zu erhöhen. Beispielsweise sind Stahlbetonelemente sowie Spannbetonelemente oftmals mehrere zig Zentimeter stark, beispielsweise beträgt die Stärke der Wandung eines Turmes einer Windenergieanlage etwa 30 cm, wodurch die Wirkung der einzelnen Schneiddüsen mit der Entfernung stark abnimmt.
Die Schneiddüsenanordnung zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen, umfasst ein erfindungsgemäßes Düsenmagazin, eine erste Schneiddüse, nämlich eine Vorschneiddüse, angeordnet auf dem Düsenmagazin, eine zweite Schneiddüse, nämlich eine Hauptschneiddüse, die insbesondere verschieden zur ersten Schneiddüse ist und in Arbeitsrichtung hinter der ersten Schneiddüse angeordnet ist, und bevorzugt eine dritte Schneiddüse, nämlich eine Nachschneiddüse, angeordnet in Arbeitsrichtung hinter der ersten und der zweiten Schneiddüse.
Allgemeiner umfasst die erfindungsgemäße Schneiddüsenanordnung zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen, ein erfindungsgemäßes Düsenmagazin, eine erste Schneiddüse, nämlich eine Vorschneiddüse, angeordnet auf dem Düsenmagazin zur Erzeugung eines ersten Hochgeschwindigkeitspartikelstroms mittels eines ersten Strahlmittels, eine zweite Schneiddüse, nämlich eine Hauptschneiddüse zur Erzeugung eines zweiten Hochgeschwindigkeitspartikelstroms mittels eines zweiten Strahlmittels, wobei der zweite Hochgeschwindigkeitspartikelstrom verschieden zu dem ersten Hochgeschwindigkeitspartikelstrom ist, und in Arbeitsrichtung hinter der ersten Schneiddüse angeordnet ist, und optional, jedoch bevorzugt eine dritte Schneiddüse, nämlich eine Nachschneiddüse zur Erzeugung eines dritten Hochgeschwindigkeitspartikelstroms mittels eines dritten Strahlmittels, angeordnet in Arbeitsrichtung hinter der ersten und der zweiten Schneiddüse.
Durch die Kombination mehrere Schneidvorgänge kurz hintereinander erfolgt eine Aufteilung der Gesamtschneidtiefe in einzelne Abschnitte, wobei die weiteren Schneiddüsen nach dem ersten Schneidvorgang weiter im Inneren des zu zerschneidenden Materials angeordnet sind und so eine deutliche höhere Wirkung erzielen können, da der Abstand zur eigentlich zu bearbeitenden Flächen deutlich reduziert ist. Insbesondere erfolgt auf diese Weise ein höchsteffizienter Materialschnitt von Stahl- bzw. Spannbeton.
Bei Spannbeton erfolgt zunächst besonders bevorzugt das Einschneiden mittels der ersten Schneiddüse bis zu bzw. bis nahe zu dem Spannstahl, so dass nunmehr die zweite Schneiddüse effizient zum Schneiden des Spannstahls verwendet werden kann.
Neben der besonders bevorzugten Ausgestaltung mit zwei oder drei Schneiddüsen sind auch Anordnungen bzw. Düsenmagazine mit deutlich mehr Schneiddüsen, wie beispielsweise 6 oder sogar 12 Schneiddüsen sinnvoll, da so die Effizienz weiter gesteigert wird. Hierbei kommen wiederum mindestens zwei unterschiedlich wirkende und entsprechend ausgebildete Hochgeschwindigkeitspartikelstrahlen zur Anwendung, so dass unterschiedliche Strahlabfolgen realisiert werden können,
Der erhebliche Vorteil bei der Verwendung von unterschiedlichen Schneiddüsen ist die genaue Anpassung an die Gegebenheiten des zu schneidenden Materialaufbaus. Anhand einer Stahlbetonwand, die etwa in der Mitte zusätzlich mit Spannstahlseilen verstärkt ist, erfolgt zunächst ein Schnitt mit einer Schneiddüse und einem ersten Strahlmittel, beispielsweise Wasser, die auf den zu schneidenden Beton sowie die leichte Stahlarmierung sehr gut wirken kann. Als Ergebnis erhält man einen Schnitt mit einer Schnitttiefe bis nahe den Spannstahlseilen. Der nächste Schnitt wird dann von einer anderen Schneiddüse bzw. auch von der gleichen Düse gefertigt, wobei nun ein zum ersten Strahlmittel verschiedenes zweites Strahlmittel, beispielsweise eine Mischung aus Wasser, Granulat und Luft zum Einsatz kommt. Dieser Strahl- bzw. Schneidvorgang ist ein Abrasiv-Schneidvorgang, der auch durch die freiere Wirkung durch den vorgeschnittenen Schneidkanal einen erheblich schnelleren Schneideprozess gewährleistet. Zulässt kann eine Nachschneiddüse, ähnlich oder gleich der ersten Schneiddüse, ebenfalls mit einem Strahlmittel, ähnlich oder gleich dem ersten Strahlmittel, insbesondere Wasser verwendet werden, um die verbliebenen Reste zu entfernen.
Die Düsen sind insbesondere unterschiedlich ausgebildet und können so gezielt auf die Vorgaben des zu zerschneidenden Materials abgestimmt werden.
Gleichwohl ist aber auch die Ausgestaltung mit gleichartigen Düsen möglich, wobei hierzu der besondere Vorteil des Eindringens der Folgedüsen in den bereits eingeschnittenen Spalt der ersten Schneiddüse ausgenutzt werden kann. Dies führt zu einer deutlich gesteigerten Effizienz und erhöht somit die Schneidgeschwindigkeit insgesamt, wodurch die Schneidezeit für ein Segment deutlich reduziert wird.
Ebenso wird mit den Strahlmittel variiert, um so auf die Vorgaben des zu zerschneidenden Materials besser reagieren zu können. Als besondere Kombination hat sich herausgestellt, dass für die einzelnen Schneiddüsen unterschiedliche Strahlmittel verwendet werden, nämlich als erstes Strahlmittel für die Vorschneiddüse in aller Regel Wasser, als zweites Strahlmittel für die Hauptschneiddüse eine Kombination von Wasser mit einem Granulat, wobei der Granulatanteil im Bereich von 0,5% bis 50% liegt, insbesondere jedoch etwa 10% beträgt, sowie als drittes Strahlmittel für die Nachschneiddüse entweder nur Wasser oder aber ein Gemisch aus Wasser und einem Granulat verwendet wird, wobei der Granulatanteil zwischen 0% und 50% liegt.
Somit kann die Kombination von Schneiddüse und des jeweilig verwendeten Strahlmittels unterschiedliche Kombinationen und unterschiedliche Zusammenstellungen hervorbringen, so dass selbst bei gleichartigen Schneiddüsen unter Verwendung von unterschiedlichen Strahlmitteln eine entsprechende erfindungsgemäße Schneiddüsenanordnung realisiert wird. Erfindungsgemäß ist also auch die Verwendung von unterschiedlichen Strahlmitteln bei identischen Düsen, so dass mindestens und besonders bevorzugt genau zwei unterschiedliche Hochgeschwindigkeitspartikelstrahlen von mindestens zwei Düsen stammen und zum Schneiden verwendet werden.
Als Wassermengen werden für die erste und zweite Schneiddüse etwa 10 bis 40, insbesondere 15 bis 30 Liter pro Minute sowie für die dritte Schneiddüse, falls vorhanden, etwa 3 bis 20, insbesondere 5 bis 10 Liter pro Minute benötigt.
Der Druckbereich beträgt für das Strahlmittel Wasser bis zu 7000 bar und für das Wasser-Granulat-Gemisch etwa 1500 bis 4500 bar, insbesondere jedoch 2000 bis 2500 bar. Diese Drücke bieten zum einen ein akzeptables Schneidergebnis und zum anderen erfolgt eine nicht zu hohe Materialbelastung der Bauteile, insbesondere der Zufuhrleitungen.
Die Granulat-Wasser-Mischung erfolgt bevorzugt im Bereich der Pumpanordnung bzw. der Förder- und Druckvorrichtung, so dass das Wasser-Granulat-Gemisch durch die Zufuhrleitungen transportiert wird. Aber alternativ kann das Granulat auch erst an der Schneiddüse hinzugefügt werden, um so den Abrieb der einzelnen Zufuhrleitung zu schonen.
Insbesondere sind der Wasserverbrauch sowie der Granulatverbrauch gegenüber nur einer einzigen Schneiddüse mit entsprechend addierter Schneidleistung deutlich reduziert und zudem ist die Schneidzeit für gleiche Schnittlängen im Vergleich zu einer einzigen Schneiddüse wesentlich kürzer.
Als besondere Ausgestaltung der Schneiddüsenanordnung ist die Vorschneiddüse und/oder die Nachschneiddüse eine Punktstrahldüse, besonders bevorzugt eine Saphir-Diamant-Hartmetall-Punktstrahldüse, und/oder die Hauptschneiddüse eine spezielle Punktstrahldüse, bevorzugt eine Injektordüse, besonders bevorzugt eine Abrasiv-Schneid-Düse, wobei mittels der Hauptschneiddüse ein Suspensionsstrahl ausschließlich bestehend aus den Komponenten Wasser und einem Abrasivmittel, nämlich einem Granulat, insbesondere Granatsand, sowie bedarfsweise als zusätzlichem Hilfsmittel Luft, beispielsweise zur Kanalisierung und besseren Bündelung bzw. Düsenmaterialschonung, erzeugt wird.
Die Schneidanordnung zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen, umfasst eine erfindungsgemäße Schneiddüsenanordnung, eine oder mehrere Zufuhrleitungen zur Zuführung von Wasser zu der ersten und/oder dritten Schneiddüse und/oder einem Wasser-Granulat-Gemisch zu der zweiten und/oder dritten Schneiddüse, einer Förder- und/oder Druckvorrichtung zur Erzeugung von Höchstdruckstrahlen, besonders bevorzugt mit einer Misch-, Regel- und/oder Steuerventilanordnung im Bereich der Förder- und/oder Druckvorrichtung und/oder der Schneiddüsenanordnung zur kontrollierten Zufuhr von Wasser und/oder Wasser-Granulat-Gemischen, und einer Schneiddüsenführungsvorrichtung zur Führung des Düsenmagazins entlang einer vorgegebenen Schnittlinie.
In einer einfachen Ausgestaltung ist die Schneiddüsenführungsanordnung eine bevorzugt befestigbare Schiene, die auf der zu schneidenden Materialoberfläche angeordnet ist und an der sich die Düsenanordnung, nämlich das Düsenmagazin mit den darauf vorgesehenen Schneiddüsen, entlang bewegt. Die Bewegung der Düsenanordnung erfolgt dabei mit Hilfe eines Stellantriebes, beispielsweise elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder ähnlich, entweder direkt oder über entsprechende Transport-, Förder-, Zug- oder Schiebemittel.
Die Werkzeugführungsvorrichtung zur Führung eines Werkzeuges, insbesondere einer erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnung, an der Innenwandung eines länglichen Hohlkörpers mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, insbesondere ein Rohr, eine Röhre oder speziell ein Turm einer Windenergieanlage, umfasst einen Zentrierstern mit einer Zentralaufnahme, mindestens drei in deren Länge verstellbaren und von der Zentralaufnahme radial wegführenden Haltearmen, wobei die Haltearme an deren Enden Kontaktmittel zur lösbaren Kontaktaufnahme zur Innenwandung aufweisen, wobei der Winkel zwischen zwei benachbarten Haltearmen besonders bevorzugt gleich ist, und einen Werkzeugstern mit einer Mittenaufnahme, mindestens einem in dessen Länge verstellbaren Werkzeugarm, besonders bevorzugt drei Werkzeugarmen, die an der Mittenaufnahme angeordnet sind und im Wesentlichen radial aus der Mitte zu der Innenwand geführt sind, wobei an dem freien Ende des Werkzeugarmes das Werkzeug anordenbar ist, wobei der Werkzeugstern und der Zentrierstern miteinander um eine gemeinsame Drehachse durch deren Mitten gegeneinander verdrehbar verbunden sind und der Werkzeugstern mittels eines elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Antriebes um die Drehachse drehbar ist und der Zentrierstern während des Drehen des Werkzeugsterns ortsfest, nämlich kraftschlüssig mit der Innenwandung verbunden ist.
Als Werkzeug ist insbesondere die in dieser Erfindung genannte und erläuterte erfindungsgemäße Schneiddüsenanordnung zu verstehen. Gleichwohl sind neben der erfindungsgemäßen Schneidanordnung noch weitere Werkzeuge denkbar. Beispielsweise und nicht abschließend sind hier zu nennen, eine Schweißvorrichtung, beispielsweise zum Verschweißen zweier Rohrsegmente, eine Schneidvorrichtung wie beispielsweise eine Diamantbesetzte rotierende Trennscheibe.
Insbesondere sind die Haltearme und/oder die Werkzeugarme als hydraulische Zylinder ausgebildet. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind diese arretierbar, so dass diese in einer temporären Arbeitsposition feststellbar sind.
Der Winkel zwischen zwei benachbarten Haltearmen ist besonders bevorzugt gleich groß. Bei drei Haltearmen beträgt somit der Winkel jeweils 180°, so dass eine optimale Kraftverteilung und Justierung erfolgt.
Als selbstkletternde Ausgestaltung der Werkzeugführungsvorrichtung ist ein Haltestern vorgesehen, der wie der Zentrierstern ausgebildet ist und der mit dem Zentrierstern auf dessen Werkzeugstern-fernen Seite über eine in deren Länge veränderbare Beabstandungsanordnung, bevorzugt ein ausfahrbarer Hydraulikzylinder, bevorzugt ein Teleskopzylinder, oder ähnliches verbunden ist.
Die veränderbare Beabstandungsanordnung kann aber auch eine andere in der Länge verstellbare Wander- bzw. Steighilfe sein, die dazu verwendet wird, um die Position der Werkzeugführungsvorrichtung innerhalb der Röhre oder des Turms zu verändern ohne hierzu Hilfsmittel, wie Aufhängungen oder Befestigung als auch Abstützungen jedweder Art zu verwenden.
Alternativ oder auch zusätzlich zu der Selbstkletterausgestaltung ist eine in der Länge veränderbare Aufhängevorrichtung, bevorzugt eine Seilkonstruktion, und/oder Abstützvorrichtung, bevorzugt ein Gerüst und/oder ein ausfahrbarer Hydraulikzylinder, wie ein Teleskopzylinder, zur Aufhängung und/oder Abstützung vorgesehen, mittels derer die Höhenposition der Werkzeugführungsvorrichtung innerhalb der Röhre oder des Turmes verändert werden kann.
Insbesondere sind die Kontaktmittel Halteplatten mit Spikes, Stollen, Verankerungsmitteln, Elastomeren und/oder Hartgummibelag. Hierdurch kann ausreichend Halt gewährleistet werden. Alternativ kann die Werkzeugführungsvorrichtung auch über die Kontaktmittel angebolzt, angeschraubt oder angeklebt werden, wobei die Kontaktmittel auch austauschbar und/oder abnehmbar sind.
Bevorzugt kann zur besseren Anpassung ein Gelenk zwischen dem Haltearm und dem Kontaktmittel vorgesehen sein, wodurch die Werkzeugführungsvorrichtung flexibler anpassbar wird.
Da die Werkzeugführungsvorrichtung erfindungsgemäß sehr klein und leicht zerlegbar ausgebildet ist, wodurch diese sehr handlich und leicht zu transportieren ist, kann die Vorrichtung durch eine einfache Zugangstür beispielsweise innerhalb eines zu demontierenden Turms einer Windenergieanlage eingebracht werden und an Ort und Stelle zusammengebaut werden.
Selbstverständlich können Sensoren und entsprechende Steuerungen zur Überwachung, Kontrolle und Steuerung der Vorrichtungen und Schneidverfahren vorgesehen werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnung sowie eine erfindungsgemäße Schneidanordnung während eines Schneidvorganges an einem Spannbetonsegment;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnung während eines Schneidvorganges an einem weiteren Spannbetonsegment;
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnung während eines Schneidvorganges an einem weiteren Spannbetonsegment;
4a eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugführungsvorrichtung in einer Röhre;
4b eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugführungsvorrichtung in einer Röhre;
4c eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugführungsvorrichtung in einem auf dem Erdboden stehenden Turm;
5a eine schematische Darstellung des Werkzeugsterns der erfindungsgemäßen Werkzeugführungsvorrichtung in einer Röhre in einer Draufsicht;
5b eine schematische Darstellung des Zentriersterns der erfindungsgemäßen Werkzeugführungsvorrichtung in einer Röhre in einer Draufsicht;
6a eine schematische Darstellung einer zu demontierenden Windenergieanlage;
6b eine schematische Darstellung der Werkzeugführungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 4a eines noch vollständig rück zu bauenden Turmes einer zu demontierenden Windenergieanlage;
6c einen Vergrößerungsausschnitt aus der 6b mit einer Detaildarstellung der Werkzeugführungsvorrichtung im oberen Abschnitt des Turmes und
6d eine schematische Darstellung der Werkzeugführungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 4a und des bereits teilrückgebauten Turmes entsprechend der 6b der zu demontierenden Windenergieanlage.
In 1 ist eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnung 1 sowie eine erfindungsgemäße Schneidanordnung während eines Schneidvorganges an einem Spannbetonsegment 4 dargestellt.
Die erfindungsgemäße Schneiddüsenanordnung 1 besteht aus einem Düsenmagazin 10, das in Arbeitsrichtung X entlang einer Schnittlinie eines zu schneidenden Werkstückes 4, insbesondere Spann- oder Stahlbetonelementes 4 (nachfolgend als Werkstück bezeichnet) bewegbar ist.
An bzw. in dem Düsenmagazin 10 ist eine erste Schneiddüse, nämlich eine Vorschneiddüse 111 angeordnet, die mittels eines ersten Strahlmittels 131, nämlich Wasser 31, einen ersten Hochgeschwindigkeitspartikelstrom 121 erzeugt, der die Oberfläche des Werkstückes 4 soweit möglich anschneidet bzw. weit in das Werkstück 4 einschneidet.
Weiter ist eine zweite Schneiddüse, eine Hauptschneiddüse 112 an bzw. in dem Düsenmagazin 10 angeordnet. Die Hauptschneiddüse 112 ist in Arbeitsrichtung X hinter der Vorschneiddüse 111 angeordnet, so dass zunächst die Vorschneiddüse 111 in einem ersten Abrasivbereich 41 in das Werkstück 4 einschneidet und danach der weitere Schneidvorgang von der Hauptschneiddüse 112 übernommen wird. Mit Hilfe eines zweiten Strahlmittels 122, nämlich einem Gemisch aus Wasser 31 und einem Granulat 32, insbesondere Granatsand, wird ein zweiter Hochgeschwindigkeitspartikelstrom 132 erzeugt, mit dessen Hilfe das Werkstück 4 in diesem Ausführungsbeispiel vollständig durchschnitten wird, wobei die Hauptschneiddüse 112 in dem zweiten Abrasivbereich 42 wirkt.
Das Werkstück 4 ist wie bereits eingangs erwähnt ein Spannbetonelement 4. Insbesondere kann ein derartig ausgebildetes Spannbetonelement 4 eine Wandung eines Turmes 50 einer Windenergieanlage 5 sein, die es zu durchtrennen gilt. Der Beton ist in dieser Figur schraffiert dargestellt. Der Spannstahl 40, nämlich die eingebettete Verstärkung 40, beispielsweise von oben nach unten durch die Turmwandung verlaufende Stahlseil zum Spannen und verstärken des Betons, sind in dem Beton mit kleinen Kreisen dargestellt. Zur Verdeutlichung der möglichen Dimensionen ist beispielsweise die Turmwandung 50 einer Windenergieanlage 5 ca. 25 bis 40 cm stark, wobei in deren Mitte Spannstahl 40 mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 15 cm je nach Statik angeordnet sein kann. Diesen unterschiedlichen Materialmix gilt es zu durchtrennen.
Zur Materialversorgung der Schneiddüsen 111, 112 sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei Zufuhrleitungen 2 und 2’ vorgesehen, wobei in der Zufuhrleitung 2 nur Wasser 31 transportiert wird und in Zufuhrleitung 2’ ein Wasser-Granulat-Gemisch 31–32 transportiert wird. Alternativ zur Zuführung eines Wasser-Granulat-Gemisches 31–32 kann auch das Granulat 32 und das Wasser 31 getrennt zu der entsprechenden Schneiddüse 112 (später auch 113) gefördert werden, wo beides in oder an der entsprechenden Schneiddüse 112, beispielsweise unter Ausnutzung des Venturi-Effektes, gemischt wird.
Als Druckerzeugungsmittel ist eine Förder- / Druckvorrichtung 3 vorgesehen. Hierzu sind weitere Vorratstanks, nämlich ein Wasserreservoir 31 sowie ein Materialvorrat für das Granulat 32 vorgesehen, die die „Partikel“ vorhalten. Da derartige Schneidvorgänge insbesondere an bestehenden Bauten, insbesondere ohne direkten Wasseranschluss, erfolgen, ist ein besonderes Augenmerk auch auf den Wasserverbrauch zu richten, da das Wasser 31 entsprechend vorgehalten werden muss bzw. nur in begrenztem Maße verfügbar ist, was eine erhebliche Einschränkung darstellt.
Weiter ist eine Misch-, Regel- und Steuerventilanordnung 33 in oder an der Förder- / Druckvorrichtung 3 vorgesehen, mittels derer 33 die Zufuhr von Material 31, 32 gesteuert werden kann. Das Wasser 31 wird über eine Wasserzufuhr 21 aus dem Reservoir 31 zu der Förder- / Druckvorrichtung 3 transportiert bzw. bei entsprechend anders ausgestalteter Ausführung direkt zur Düse über die Förder-/ Druckvorrichtung 3. Das Granulat 32 wird entsprechend über eine Granulatzufuhr 22 zugeführt, entweder zur Förder- / Druckvorrichtung 3 oder direkt zur Schneiddüse 112, wo es mit Wasser 31 gemischt wird.
Der Schneidvorgang beginnt an einem Startpunkt S und schreitet in Arbeitsrichtung X voran. Hierbei erfolgt zunächst ein Einschnitt im ersten Abrasivbereich 41 in das Werkstück 4. Hierbei kann je nach Beton- oder Verstärkungsart, bzw. allgemein Materialhärte ein flacherer oder auch tieferer Einschnitt in das Werkstück 4 erfolgen.
Nach dem die Vorschneiddüse 111 in Arbeitsrichtung X entsprechend bewegt wurde, kann die Hauptschneiddüse 112 entsprechend effizient eingesetzt werden, da bereits ein Teil des Materials des Werkstücks 4 weggeschnitten wurde. Nunmehr setzt ein Abrasiv-Schneidvorgang durch die Hauptschneiddüse 112 ein der im zweiten Abrasivbereich 42 hoch effizient das Material des Werkstückes 4 entfernt, insbesondere die Spannstähle 40 durchtrennt, nämlich durchschnittene Verstärkung 40x.
Auf diese Weise kann das gesamte Werkstück 4 über einen vorher definierten Schnittbereich vollständig durchtrennt werden, wobei insbesondere ein Ressourcenschonendes Schneiden mittels der erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnung 1 erfolgt.
Insbesondere sind der Wasserverbrauch sowie der Granulatverbrauch gegenüber nur einer einzigen Schneiddüse deutlich reduziert und zudem ist die Schneidzeit für gleiche Schnittlängen wesentlich kürzer.
Im Weiteren werden für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet. Zu deren prinzipieller Funktion wird auf 1 verwiesen.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnung 1 während eines Schneidvorganges an einem weiteren Spannbetonsegment 4.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich eine dritte Schneiddüse, nämlich eine Nachschneiddüse 113 zur Erzeugung eines dritten Hochgeschwindigkeitsstrahls 133 mittels eines dritten Strahlmittels 123 vorgesehen. Die Versorgung der dritten Schneiddüse 113 erfolgt über weitere Zufuhrleitung 2’’.
Hierbei erfolgt ein Nachschneiden des Werkstückes 4 mittels der Nachschneiddüse 113, nämlich das Wegschneiden der undurchtrennten Reste 4*, die durch die Hauptschneiddüse 112 nicht entfernt wurden. Dieses Wegschneiden erfolgt im dritten Abrasivbereich 43.
Die Anordnung von mindestens drei Schneiddüsen 111, 112 und 113 stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform dar, da hiermit hocheffizient, ressourcenschonend sowie in minimaler Zeit der zu schneidende Werkstoff, wie insbesondere Stahl- oder Spannbeton zerschnitten werden kann.
Zudem sind in dieser besonders bevorzugten Ausführungsform die Vorschneiddüse 111 und die Hauptschneiddüse 112 in einem Vorschubwinkel angeordnet, so dass der erste 131 und der zweite Hochgeschwindigkeitspartikelstrom 132 in Arbeitsrichtung X, also nach vorne, gerichtet sind. Hierdurch wird effektiv verhindert, dass sich die einzelnen Hochgeschwindigkeitspartikelströme 131, 132, 133 gegenseitig negativ beeinflussen. Der Vorschubwinkel der ersten Schneiddüse 111 ist größer als der Vorschubwinkel der zweiten Schneiddüse 112, der wiederum größer ist als der Vorschubwinkel der dritten Schneiddüse 113, der in diesem Ausführungsbeispiel 0° beträgt, jedoch nicht hierauf beschränkt ist. Vielmehr ist bei der Nachschneiddüse 113 ebenfalls ein Vorschubwinkel anzusetzen, der im Bereich von 0° bis 25°, bevorzugt von 0° bis 10°, besonders bevorzugt von 1° bis 5°, liegt. Die Vorschubwinkel der Hauptschneiddüse 112 und der Vorschneiddüse 111 liegen im Bereich von 0° bis 50°, bevorzugt von 1° bis 30°, besonders bevorzugt von 2° bis 20°.
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein stärkeres Werkstück 4, insbesondere in Spannbetonelement, zerschnitten. Der erste Abrasivbereich 41 dringt nur bis etwa ein Viertel in das Material 4 ein, um dieses vorzuschneiden. Im Anschluss daran erfolgt die weitere Bearbeitung mittels der Hauptschneiddüse 112 im zweiten Abrasivbereich 42, wobei nur teilweise durch das gesamte Werkstück 4 geschnitten wird, so dass undurchtrennte Reste 4* des ursprünglichen Werkstückes stehen bleiben. Diese verbliebenen Reste 4* werden dann mit Hilfe der Nachschneiddüse 113 zerschnitten.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Strahlmittel 121 Wasser 31, das zweite Strahlmittel 122 ein Wasser-Granulat-Gemisch 31–32, wobei der Granulat-Anteil 32 in dem Wasser-Granulat-Gemisch 31–31 etwa 20% bis 50% beträgt, und das dritte Strahlmittel 123 wiederum Wasser 31 ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnung 1 während eines Schneidvorganges an einem weiteren Spannbetonsegment 4.
In 3 ist im Wesentlichen das Ausführungsbeispiel aus der 1 wieder aufgenommen. Zusätzlich ist nunmehr ein Führungssystem 14 mit einer Führungsschiene 141 und Führungshaltern 142 vorgesehen, an dem das Düsenmagazin 10 mit den darauf angeordneten Schneiddüsen 111 und 112 verfahrbar angeordnet ist.
Unterschiedlich ist die Ausgestaltung des Düsenmagazins 10. hier sind ein erster verstellbarer Düsenhalter 101 und ein zweiter verstellbarer Düsenhalter 102 in bzw. an dem Düsenmagazin 10 angeordnet, auf denen jeweils eine Schneiddüse 111, 112 angeordnet ist.
Die Düsenhalter 101 und 102 dienen der Verstellbarkeit der Schneiddüsen 111, 112 (oder 113 bei drei Düsenhaltern) sowohl in deren Vorschubwinkel gemäß 2 als auch deren Abstand zur Oberfläche des zu schneidenden Materials 4.
Mit Hilfe der Düsenhalter 101 und 102 kann wie in diesem Ausführungsbeispiel eine Schneiddüse, nämlich die Hauptschneiddüse 112 in das bereits durch die Vorschneiddüse 111 eingeschnittene Werkstück 4 eingefahren werden, um so den Wirkungsgrad deutlich zu steigern. Mit kleinerem Abstand der Schneiddüsen 111 und 112 zur zu schneidenden Oberfläche erhöht sich deren Schneidleistung, wodurch die Schneidzeit nochmals verkürzt werden kann.
Nicht dargestellt ist die Verstellbarkeit des Vorschubwinkels der einzelnen Schneiddüsen. Gleichwohl ist diese entsprechend dem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß 2 entsprechend umsetzbar.
In 4a ist eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugführungsvorrichtung 6 in einer Röhre 50 dargestellt.
Die Werkzeugführungsvorrichtung 6 ist in dieser Figur in einer Röhre 50 angeordnet und befindet sich in einer Arbeitsposition, so dass die Röhre 50 von deren Innenwandung 51 aus mit einem Werkzeug bearbeitet werden kann.
Die Werkzeugführungsvorrichtung 6 umfasst mindestens einen Zentrierstern 61 und einen Werkzeugstern 62. Zusätzlich umfasst die Werkzeugführungsvorrichtung 6 in diesem Ausführungsbeispiel einen Haltestern 64.
Der Zentrierstern 61 umfasst eine Zentralaufnahme 611, die in etwa der Mitte der Röhre 50 platziert ist. An dieser Zentralaufnahme 611 sind drei Haltearme 612 vorgesehen, an deren Enden Kontaktmittel 613 angeordnet sind. Mittels dieser Haltearme 612 und den daran angeordneten Kontaktmitteln 613 kann der Zentrierstern 61 in der Röhre genau positioniert und fixiert werden, so dass die Zentralaufnahme 611 ortsfest zum erfindungsgemäßen Gebrauch platziert ist. Die Zentralaufnahme 611 bildet somit eine unterschiedlich positionierbare Basis innerhalb der Röhre 50.
Bei der Ausgestaltung der Haltearme 612 in einer bevorzugten Ausführung mit drei Haltearmen 612 befinden sich diese im Abstand von 120° über einen Kreis verteilt an der Mittenaufnahme 611 angeordnet. Die Haltearme 612 umfassen Verstellmittel zur Längenverstellung auf, die in diesem Ausführungsbeispiel jeweils von einem hydraulischen Zylinder gebildet sind. Die Haltearme 612 können über die hydraulischen Zylinder von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position ausgefahren werden, wobei dies durch entsprechende Druckbeaufschlagung der hydraulischen Zylinder realisiert wird. Umgekehrt können die hydraulischen Zylinder wieder eingefahren werden. Erfindungsgemäß erfolgt die Ausrichtung des Zentriersterns 61 innerhalb der Röhre 50 durch das gleichmäßige Ausfahren der Haltearme 612, wodurch sich die an den Enden angeordneten Kontaktmittel 613 mit der Innenwandung 51 der Röhre 50 verbinden, so dass eine kraftschlüssige Verbindung realisiert wird und so der Zentrierstern 61 ortsfest in der Mitte der Röhre 50 fixiert ist.
Der Werkzeugstern 62, der zur Führung, Bewegung und zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere zur Aufnahme einer erfindungsgemäßen Schneidanordnung 1 dient, umfasst eine Mittenaufnahme 621 an der mindestens ein, bevorzugt drei Werkzeugarme 622 angeordnet sind. Diese Werkzeugarme 622 weisen an deren Enden eine Aufnahme für ein Werkzeug, insbesondere für die erfindungsgemäße Schneiddüsenanordnung 1, auf. Die Werkzeugarme 622 können in deren Länge ebenfalls verstellbar ausgebildet werden, wozu wie in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls arretierbare hydraulische Zylinder verwendet werden. Die Werkzeugarme 622 mit den daran angeordneten Werkzeugen 1 werden bis an die Innenwandung 51 der Röhre 50 in eine bestimmungsgemäße Arbeitsposition durch deren entsprechende Längenverstellung herangefahren, so dass die Werkzeuge 4 bestimmungsgemäß an der Innenwandung 51 der Röhre 50 arbeiten können.
Zwischen dem Werkzeugstern 62 und dem Zentrierstern 61 ist ein Antrieb 63 angeordnet. Dies kann insbesondere über einen elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Motor, angeordnet auf einer zentralen Mittenachse / Drehachse M, die die Mitte der Werkzeugführungsvorrichtung M darstellt. Der Antrieb 63 sorgt dafür, dass sich der Werkzeugstern 62 mit den daran angeordneten Werkzeugen 1 bestimmungsgemäß um die Drehachse M dreht und so umlaufend von der Innenwandung 51 ausgehend die Röhre 50 bearbeitet. Hierzu dient der Zentrierstern 61 als Basis und als Gegenlager.
Das Werkzeug 1, insbesondere die Schneiddüsenanordnung 1 wird mit Hilfe der Werkzeugführungsvorrichtung 6 um 120° entlang der Innenwandung 51 mit einer entsprechenden Arbeitsgeschwindigkeit fortbewegt, so dass die Schneiddüsenanordnung 1 einen entsprechenden Schnitt in das Material 4 tätigen kann. Da die zu bearbeitende Strecke nur der insgesamt zu bearbeitenden Strecke geteilt durch die Anzahl der mit Werkzeugen 1 besetzten Werkzeugarmen 622 entspricht, also in diesem Fall bei drei mit Werkzeugen 1 besetzten Werkzeugarmen 622, die gleichmäßig verteilt sind, lediglich ein Drittel der Gesamtschnittlänge beträgt, dreht sich Werkzeugstern lediglich um 120°, da dann bereits der gesamte Umfang der Röhre 50 bearbeitet ist.
Diese Ausgestaltung stellt die Grundfunktion der Werkzeugführungsvorrichtung 6 dar. Diese wird ergänzt durch die Verfahrbarkeitsmittel.
In diesem Ausgestaltungsbeispiel ist wie bereits eingangs erwähnt ein Haltestern 64 vorgesehen, der über eine Beabstandungsanordnung 65 mit dem Zentrierstern 61 verbunden ist, wobei die Beabstandunsanordnung 65 in diesem Ausführungsbeispiel ein hydraulischer Zylinder ist, der in dessen Länge verstellbar ist.
Der Haltestern 64 weist im Wesentlichen die gleiche Ausgestaltung wie der Zentrierstern 61 auf. Bestimmungsgemäß kann auf diese Weise die Werkzeugführungsvorrichtung 6 selbst klettern, wobei zunächst der Haltestern 64 positioniert wird, im Anschluss daran der Hydraulikzylinder 65 zwischen Haltestern 64 und Zentrierstern 61 bis auf die gewünschte Länge ausgefahren wird und im Anschluss der Zentrierstern 61 zusätzlich arretiert wird. Nun erfolgt der Bearbeitungsvorgang des Werkzeuges 1. Nach der Fertigstellung der Bearbeitung bzw. bereits während des Bearbeitens kann der Haltestern 64 gelöst werden und der Hydraulikzylinder 65 kann wieder eingefahren werden, wodurch der Halterstern 64 in Richtig des Zentrierstern 61 gezogen wird. In der oberen Position wird der Haltestern 64 dann wieder arretiert und der Verfahrvorgang des Zentriersterns 61 mit dem daran angeordneten Werkzeugstern 62 kann erneut durchgeführt werden, um den Werkzeugstern 62 erneut in einer höheren Position zu positionieren. Entsprechend umgekehrt kann die Werkzeugzeugführungsvorrichtung 6 auch von einer oberen Position selbst nach unten klettern. Gleiches gilt auch für horizontal ausgerichtete Rohre 50.
Im Weiteren werden in Bezug auf die Werkzeugführungsvorrichtung 6 für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in 4a verwendet. Zu deren prinzipieller Funktion wird auf 4a verwiesen.
4b zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugführungsvorrichtung 6 in einer Röhre 50.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugführungsvorrichtung 6 nicht selbstkletternd ausgebildet, sondern wird mit Hilfe einer Aufhängevorrichtung 66, die an der Abschlusskante der Röhre 50 angeordnet ist, in deren Position veränderbar. Am Beispiel eines zu demontierenden Turms 50 einer Windenergieanlage 5, entsprechend den 6a bis 6d, kann die Werkzeugführungsvorrichtung 6 jeweils mit dem Kran positioniert werden und nach dem Schneiden von Turmsegmenten 50x zusammen mit diesem Turmsegment 50x entfernt werden und im Anschluss wieder mit Hilfe des Krans aufgesetzt werden, um erneut einen Schnitt durchzuführen.
4c zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungssbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugführungsvorrichtung 6 in einem auf dem Erdboden stehenden Turm 50.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugführungsvorrichtung 6 ebenfalls nicht selbstkletternd ausgebildet, sondern wird mit Hilfe einer Abstützvorrichtung 67, umfassend ein Gerüst und/oder eine Hebevorrichtung, wie beispielsweise einem teleskopierbaren Hydraulikzylinder. Hierdurch wird die Werkzeugführungsvorrichtung 6 vom Boden aus in die Höhe gefahren.
In 5a ist eine schematische Darstellung des Werkzeugsterns 62 der erfindungsgemäßen Werkzeugführungsvorrichtung 6 in einer Röhre 50 in einer Draufsicht dargestellt.
Im Wesentlichen ist hier der Aufbau des Werkzeugsterns 62 mit seinen Werkzeugarmen 622 an der Mittenaufnahme 621 und den an den Werkzeugarmen 622 angeordneten Werkzeugen 1 zu erkennen. Der Werkzeugstern 62 dreht sich um die Drehachse M von einem ersten Startpunkt S um etwa 120° in einer kontinuierlichen fortschreitenden Drehbewegung in Arbeitsrichtung X und bearbeitet ausgehend von der Innenwandung 51 die Röhre 50. Nach einer Dritteldrehung ist bereits die Röhre 50 vollumfänglich bearbeitet.
5b zeigt eine schematische Darstellung des Zentriersterns 61 der erfindungsgemäßen Werkzeugführungsvorrichtung 6 in einer Röhre 50 in einer Draufsicht.
Im Wesentlichen ist hier der Aufbau des Zentriersterns 61 bzw. des baugleichen Haltesterns 64 mit seinen Haltearmen 612 an der Zentralaufnahme 611 und den daran angeordneten Kontaktmitteln 613 zu erkennen. Der Zentrierstern 61 ist während der Bearbeitung der Röhre 50 mittels der Werkzeuge 1 ortsfest arretiert.
6a zeigt eine schematische Darstellung einer zu demontierenden Windenergieanlage 5.
Die Windenergieanlage 5 besteht aus einem Turm 50 mit einer Höhe hT, einer darauf angeordneten Gondel 53 und entsprechenden Rotorblättern 52, die über eine Nabe mit einem Generator verbunden sind.
Zur vollständigen Demontage einer Windenergieanlage werden zunächst die Rotorblätter 52 mit der Nabe sowie die Gondel 53 vom Turm 50 entfernt. Anschließend erfolgt der Rückbau des Turmes 50 erfindungsgemäß durch Segmentierung des Turms 50 in einzelne Turmsegmente 50x durch Schneiden mittels einer Werkzeugführungsvorrichtung 6 und den erfindungsgemäßen Schneiddüsenanordnungen 1. Im Anschluss an das Segmentieren erfolgt jeweils nach einem Schnitt das Abheben des geschnittenen Segmentes 50x mit Hilfe eines mobilen Krans. Dieser Vorgang von Schneiden und Abheben wird bis zur vollständigen Demontage des Turms 50 wiederholt.
In 6b ist eine schematische Darstellung der Werkzeugführungsvorrichtung 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 4a eines noch vollständig rückzubauenden Turmes 50 einer zu demontierenden Windenergieanlage 5 dargestellt.
Die Segmente 50x haben jeweils eine Höhe hS und werden nacheinander an den gestrichelten Linien geschnitten. In der Regel erfolgt nach jedem Schnitt 50c eines Segmentes 50x das Abheben mittels eines mobilen Krans.
6c zeigt einen Vergrößerungsausschnitt aus der 6b mit einer Detaildarstellung der Werkzeugführungsvorrichtung 6 im oberen Abschnitt des Turmes 50.
Hier sind die Details der Werkzeugführungsvorrichtung 6 innerhalb des Turms 50 besser zu erkennen. Zu der Funktionsweise wird auf die 4a Bezug genommen.
In 6d ist eine schematische Darstellung der Werkzeugführungsvorrichtung 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 4a und des bereits teil-rückgebauten Turmes 50 entsprechend der 6b der zu demontierenden Windenergieanlage 5 dargestellt.
Die Werkzeugführungsvorrichtung 6 ist nunmehr jeweils nach einem Schnitt 50c selbst eine Segmentstufe hS nach unten geklettert. Der Turm 50 ist stark zurückgebaut, wobei lediglich eine Restturmhöhe hat verbleibt.
Die einzelnen Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend oder gar beschränkend zu sehen, sondern dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Insbesondere kann eine höhere Anzahl an Schneiddüsen auf einem Düsenmagazin, nämlich 6 oder 12 Schneiddüsen, aufgeteilt auf Vor-, Haupt- und Nachschneiddüsen, oder eine höhere Zahl von Schneiddüsenanordnungen, nämlich 4 bis 12, an einer Werkzeugführungsvorrichtung vorgesehen sein. Je nach den zu erfüllenden Anforderungen können die erfindungsgemäßen Anordnungen und Vorrichtungen angepasst werden.
Bezugszeichenliste

1: Schneiddüsenanordnung
10: Düsenmagazin
101: erster verstellbarer Düsenhalter
102: zweiter verstellbarer Düsenhalter
111: erste Schneiddüse (Vorschneiddüse)
112: zweite Schneiddüse (Hauptschneiddüse)
113: dritte Schneiddüse (Nachschneiddüse)
121: erstes Strahlmittel
122: zweites Strahlmittel
123: drittes Strahlmittel
131: erster Hochgeschwindigkeitspartikelstrom
132: zweiter Hochgeschwindigkeitspartikelstrom
133: dritter Hochgeschwindigkeitspartikelstrom
14: Führungssystem
141: Führungsschiene
142: Führungshalter
2, 2’, 2’’: Zufuhrleitung
21: Wasserzufuhr
22: Granulatzufuhr
3: Förder- / Druckvorrichtung
31: Wasser / Wasserreservoir
32: Materialreservoir / Materialvorrat / Granulat
33: Misch-, Regel- und Steuerventilanordnung
4: Werkstück / Stahlbetonsegment / Spannbetonsegment
4*: undurchtrennte Reste
40: eingebettete Verstärkung / Stahl
40x: durchschnittene Verstärkung
41: erster Abrasivbereich
42: zweiter Abrasivbereich
43: dritter Abrasivbereich
5: Windenergieanlage
50: Turm, Röhre
50x: Turmsegment
50c: durchtrennte Wandung
51: Innenwandung
52: Rotorblätter
53: Gondel
6: Werkzeugführungsvorrichtung
61: Zentrierstern
611: Zentralaufnahme
612: Haltearm
613: Kontaktmittel
62: Werkzeugstern
621: Mittenaufnahme
622: Werkzeugarm
63: Antrieb
64: Haltestern
65: Beabstandungsanordnung
66: Aufhängevorrichtung
67: Abstützvorrichtung
M: Mitte der Werkzeugführungsvorrichtung / Drehachse
S: Startpunkt des Schneidvorgang
X: Bewegungsrichtung

Claims

Düsenmagazin (10) zur Aufnahme von mindestens zwei verschiedenen Arten von Schneiddüsen (111, 112), bevorzugt drei Schneiddüsen (111, 112, 113), wobei mindestens zwei unterschiedliche Arten von Schneiddüsen (111, 112) verwendet werden, zum Strahlschneiden von einem zu schneidenden Material, insbesondere zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen, wobei die erste Schneiddüse, nämlich eine Vorschneiddüse (111), auf dem Düsenmagazin (10) anordenbar ist, die zweite Schneiddüse, nämlich eine Hauptschneiddüse (112), in Arbeitsrichtung (X) des Düsenmagazins (10) hinter der ersten Schneiddüse (111) anordenbar ist, und bevorzugt die dritte Schneiddüse, nämlich eine Nachschneiddüse (113), in Arbeitsrichtung (X) hinter der ersten (111) und der zweiten Schneiddüse (112) anordenbar ist, wobei für jede Schneiddüse (111, 112, 113) eine Aufnahme sowie ein Anschluss für eine Zufuhrleitung (2, 2’, 2’’) vorgesehen ist.
Düsenmagazin (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenmagazin (10) verstellbare Düsenhalter (101, 102) und/oder voreingestellte Aufnahmen für Schneiddüsen (111, 112, 113) aufweist, – um die Schneiddüsen (111, 112, 113) in einem Strahlwinkel anzuordnen, wobei der Strahlwinkel der Schneiddüsen (111, 112, 113) senkrecht zur Arbeitsrichtung (X) in Richtung der Materialoberfläche oder zumindest teilweise in Richtung der Arbeitsrichtung (X) orientiert ist, so dass sich ein Vorschub des Strahls (131, 132, 133) ausbildet, wobei der Strahlwinkel der ersten (111) und/oder zweiten Schneiddüse (112) im Bereich von 0° bis 50°, bevorzugt von 1° bis 30°, besonders bevorzugt von 2° bis 20°, liegt und/oder der Strahlwinkel der dritten Schneiddüse (113) im Bereich von 0° bis 25°, bevorzugt von 0° bis 10°, besonders bevorzugt von 0° bis 5°, liegt, insbesondere 0° beträgt, und/oder – um die Schneiddüsen (111, 112, 113) in deren Abstand zur Oberfläche des zu schneidenden Objekts einzustellen, wobei die erste Schneiddüse (111) bis auf die Oberfläche heranführbar ist und/oder die zweite (112) und/oder dritte Schneiddüse (113) in die Oberfläche eindringen kann.
Schneiddüsenanordnung (1) zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen, umfassend – ein Düsenmagazin (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche – eine erste Schneiddüse, nämlich eine Vorschneiddüse (111), angeordnet auf dem Düsenmagazin (10) zur Erzeugung eines ersten Hochgeschwindigkeitspartikelstroms (131) mittels eines ersten Strahlmittels (121), – eine zweite Schneiddüse, nämlich eine Hauptschneiddüse (112) zur Erzeugung eines zweiten Hochgeschwindigkeitspartikelstroms (132) mittels eines zweiten Strahlmittels (122), wobei der zweite Hochgeschwindigkeitspartikelstrom (132) verschieden zu dem ersten Hochgeschwindigkeitspartikelstrom (132) ist, und in Arbeitsrichtung (X) hinter der ersten Schneiddüse (111) angeordnet ist, und optional, jedoch bevorzugt – eine dritte Schneiddüse, nämlich eine Nachschneiddüse (113) zur Erzeugung eines dritten Hochgeschwindigkeitspartikelstroms (133) mittels eines dritten Strahlmittels (123), angeordnet in Arbeitsrichtung (X) hinter der ersten (111) und der zweiten Schneiddüse (112).
Schneiddüsenanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorschneiddüse (111) und/oder die Nachschneiddüse (113) eine Punktstrahldüse, besonders bevorzugt eine Saphir-Diamant-Hartmetall-Punktstrahldüse ist, und/oder – die Hauptschneiddüse (112) eine spezielle Punktstrahldüse, bevorzugt eine Injektordüse, besonders bevorzugt eine Abrasiv-Schneid-Düse ist, wobei mittels der Hauptschneiddüse (112) ein Suspensionsstrahl (122) ausschließlich bestehend aus den Komponenten Wasser (31) und einem Abrasivmittel, nämlich einem Granulat (32), insbesondere Granatsand, erzeugt wird.
Schneidanordnung zum Strahlschneiden von verstärktem Stahlbeton, insbesondere von Spannbetonelementen, umfassend eine Schneiddüsenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, eine Zufuhrleitung (2, 2’, 2’’) zur Zuführung von Wasser (31) zu der ersten (111) und/oder dritten Schneiddüse (113) und/oder einem Wasser-Granulat-Gemisch (31–32) zu der zweiten (112) und/oder dritten Schneiddüse (113), einer Förder- und/oder Druckvorrichtung (3) zur Erzeugung von Höchstdruckstrahlen, besonders bevorzugt mit einer Misch-, Regel- und/oder Steuerventilanordnung (33) im Bereich der Förder- und/oder Druckvorrichtung (3) und/oder der Schneiddüsenanordnung (1) zur kontrollierten Zufuhr von Wasser (31) und/oder Wasser-Granulat-Gemischen (31–32), und einer Schneiddüsenführungsvorrichtung (6) zur Führung des Düsenmagazins entlang einer vorgegebenen Schnittlinie.
Werkzeugführungsvorrichtung (6) zur Führung eines Werkzeuges, insbesondere einer Schneiddüsenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, an der Innenwandung (51) eines länglichen Hohlkörpers mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, insbesondere ein Rohr, eine Röhre oder speziell ein Turm (50) einer Windenergieanlage (5), umfassend einen Zentrierstern (61) mit – einer Zentralaufnahme (611), – mindestens drei in deren Länge verstellbaren und von der Zentralaufnahme (611) radial wegführenden Haltearmen (612), wobei die Haltearme (612) an deren Enden Kontaktmittel (613) zur lösbaren Kontaktaufnahme zur Innenwandung (50) aufweisen, wobei der Winkel zwischen zwei benachbarten Haltearmen (612) besonders bevorzugt gleich ist, und einen Werkzeugstern (62) mit – einer Mittenaufnahme (621), – mindestens einem in dessen Länge verstellbaren Werkzeugarm (622), besonders bevorzugt drei Werkzeugarmen (622), die an der Mittenaufnahme (621) angeordnet sind und im Wesentlichen radial aus der Mitte (M) zu der Innenwand geführt sind, wobei an dem freien Ende des Werkzeugarmes (622) das Werkzeug (1) anordenbar ist, wobei der Werkzeugstern (62) und der Zentrierstern (61) miteinander um eine gemeinsame Drehachse (M) durch deren Mitten (M) gegeneinander verdrehbar verbunden sind und der Werkzeugstern (62) mittels eines elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Antriebes (63) um die Drehachse (M) drehbar ist und der Zentrierstern (61) während des Drehen des Werkzeugsterns (62) ortsfest, nämlich kraftschlüssig mit der Innenwandung (50) verbunden ist.
Werkzeugführungsvorrichtung (6) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltearme (612) und/oder Werkzeugarme (622) als hydraulische Zylinder ausgebildet sind und bevorzugt arretierbar sind.
Werkzeugführungsvorrichtung (6) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltestern (64), ausgebildet wie der Zentrierstern (63), vorgesehen ist und der Haltestern (63) mit dem Zentrierstern (63) auf dessen Werkzeugstern-fernen Seite über eine in deren Länge veränderbare Beabstandungsanordnung (65), bevorzugt ein ausfahrbarer Hydraulikzylinder, bevorzugt ein Teleskopzylinder, verbunden ist.
Werkzeugführungsvorrichtung (6) nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine in der Länge veränderbare Aufhängevorrichtung (66), bevorzugt eine Seilkonstruktion, und/oder Abstützvorrichtung (67), bevorzugt ein Gerüst und/oder ein ausfahrbarer Hydraulikzylinder, wie ein Teleskopzylinder, zur Aufhängung und/oder Abstützung vorgesehen ist.
Werkzeugführungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmittel (613) Halteplatten mit Spikes, Stollen, Verankerungsmitteln, Elastomere und/oder Hartgummi sind, wobei bevorzugt ein Gelenk zwischen dem Haltearm (612) und dem Kontaktmittel (613) vorgesehen ist.