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Die Erfindung betrifft ein Abbruchverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Abbrucharbeiten, beispielsweise der Rückbau von Gebäudestrukturen oder die Demontage von Industrieanlagen, sind häufig mit großem Aufwand und einer entsprechenden Belastung für Menschen und Maschinen verbunden. Dazu kommt, dass in der überwiegenden Zahl der Fälle der Abbruch und die Entfernung der alten Bausubstanz unter großem Zeitdruck abläuft, da eine Neubebauung der entsprechenden Fläche bereits geplant ist. Können Abbrucharbeiten nur langsam ausgeführt werden oder kommt es zu unvorhergesehenen Verzögerungen, ist dies üblicherweise mit hohen Kosten verbunden.
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Häufig lassen örtliche Gegebenheiten einen schnellen Abriss eines Gebäudes durch eine Sprengung nicht zu. In diesem Fall muss die Bausubstanz nach und nach abgetragen werden. Zum Abtrag sowie zur Zerkleinerung der Überreste eines gesprengten Gebäudes werden üblicherweise schwere Arbeitsgeräte eingesetzt, die zur Handhabung und Führung häufig an einem Fahrzeug, wie einem Bagger, angebracht werden. Zu den am häufigsten bei Abbrucharbeiten eingesetzten Vorrichtungen zählen beispielsweise mechanische Greifer, wie ein Sortiergreifer, eine Hydraulikschere, ein hydraulischer Abbruchhammer oder eine Abrissbirne. Ein situationsbedingter Wechsel dieser Vorrichtungen ist zeitaufwendig und wird von daher zu vermeiden versucht. Der Einsatz eines nicht adäquaten Arbeitsgeräts führt andererseits ebenfalls zu einem langsameren Vorankommen bei den Abbrucharbeiten. Die Verwendung nur eines Arbeitsgeräts führt somit in vielen Fällen zu einer eingeschränkten Flexibilität. Dieser Nachteil kann allenfalls durch ein hohes Maß an Können und Erfahrung des Bedieners oder durch einen parallelen Einsatz mehrerer, entsprechend unterschiedlich ausgerüsteter Baumaschinen oder Fahrzeuge ausgeglichen werden. Dies ist jedoch mit höheren Anforderungen an das Personal oder das Material verbunden, welche die Gesamtkosten für die Durchführung von Abbrucharbeiten zum Teil erheblich steigen lassen.
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Eine in der
DE 10 2015 004 963 A1 beschriebene, fahrzeuggeführte Werkzeugeinheit wird beispielsweise dazu genutzt großformatige Objekte, insbesondere Rotorblätter von Windenergieanlagen, zu zerschneiden, um den Abtransport nach der Demontage zu erleichtern. Hierbei kann u.a. ein Hochdruckwasserstrahl zum Einsatz kommen.
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Aus dem Stand der Technik ist ferner grundsätzlich bekannt, dass mittels eines Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls ein Materialabtrag an Oberflächen erfolgen kann, wie es beispielsweise in der
DE 88 10 385 U1 beschrieben wird.
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Vor diesem Hintergrund ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor beschriebenen Nachteile zu überwinden und eine Möglichkeit zur schnellen und kostengünstigen Durchführung von Abbrucharbeiten bereitzustellen, wobei eine flexible Anpassung an unterschiedliche Arbeitsbedingungen auf einfache Weise erfolgen kann.
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Die vorgenannte Aufgabe wird durch ein Abbruchverfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine entsprechend geeignete Vorrichtung für Abbrucharbeiten umfasst eine Schneideinrichtung, die zur Abgabe eines Fluidstrahls ausgebildet ist. Mittels des Fluidstrahls kann insbesondere Beton geschnitten werden. Allgemein eignet sich die Schneideinrichtung damit auch zum Schneiden anderer mineralischer und/oder metallischer Werkstoffe bzw. Baumaterialien. Vorzugsweise ist die Schneideinrichtung dazu ausgebildet, selbst Stahlbeton in einem Arbeitsgang zu schneiden.
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Durch die vorschlagsgemäße Lösung wird ein flexibles Arbeiten insbesondere bei der Zerlegung von Gebäudewänden ermöglicht. Anders als etwa eine Hydraulikschere kann mittels des Fluidstrahls ein Schnitt auch abseits des Randes eines Gebäudeteils wie einer Wand begonnen werden. Somit ist es zum einen möglich, in bestimmten Bereichen, die seitlich nur schwer zugänglich sind, Schnitte auszuführen und Teile der Gebäudestruktur herauszulösen. Zum anderen erlaubt die Bearbeitung einer Gebäudestruktur von einer mittigen Position aus, die Stabilität der Struktur insgesamt zu schwächen, so dass diese unter ihrem Eigengewicht kontrolliert zusammenfällt. Demgegenüber erhält ein stückweiser Abtrag einer Gebäudestruktur vom Rand ausgehend in einigen Fällen die Stabilität bis zum Ende, d. h. bis der letzte Teil der Gebäudestruktur mechanisch abgetragen wurde. Eine entsprechende Vorrichtung kann insbesondere auch dort eingesetzt werden, wo kein ausreichender Freiraum für die Pendelbewegung einer Abrissbirne vorliegt.
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Durch flüssige Bestandteile des abgegebenen Fluidstrahls wird das zu schneidende bzw. geschnittene Baumaterial benetzt und/oder getränkt, so dass etwaige Staubpartikel gebunden werden. Hierdurch lässt sich zusätzlich zur Beschleunigung des Arbeitsvorgangs auch die Belastung für Arbeiter vor Ort sowie für die Umwelt reduzieren.
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Bei der Anwendung durchschlägt der Fluidstrahl das Baumaterial einer Gebäudestruktur, so dass ein Schnitt letztlich durch ein Entlangbewegen der Vorrichtung an der Struktur oder ein entsprechendes Schwenken der Strahlrichtung ausgeführt wird. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Strahl bewegt wird, ist dabei grundsätzlich abhängig von der Härte bzw. Zähigkeit des Baumaterials, der Dicke der zu schneidenden Struktur, insbesondere der Wandstärke, und dem Arbeitsdruck, unter welchem der Fluidstrahl abgegeben wird.
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Die Verwendung von Wasser als wesentliche Komponente des Fluids des Strahls ist vorteilhaft aufgrund der einfachen und kostengünstigen Verfügbarkeit von Wasser. Darüber hinaus ist Wasser als Betriebsmittel grundsätzlich unschädlich, falls Personen mit diesem in Kontakt kommen. Im Rahmen der Erfindung ist jedoch auch eine alternative oder zusätzliche Verwendung weiterer Fluide möglich.
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Beispielsweise falls Wasser als Grundstoff des Fluids aufgrund der Gefahr unerwünschter chemischer Reaktionen ausscheidet, eignet sich eine entsprechende Vorrichtung vorzugsweise auch für den Betrieb mit anderen, insbesondere ölbasierten, Flüssigkeiten. Insbesondere kann auch ein Gel oder eine Suspension zum Einsatz kommen. Werden beispielsweise feste Partikel in einer Flüssigkeit suspendiert, kann hierdurch die Dichte des Fluids und damit der auf das Baumaterial übertragene Impuls erhöht werden. Hierdurch lässt sich die Schneidleistung der Vorrichtung weiter steigern. Die Größe sowie der Anteil der Partikel am Gesamtfluidvolumen bzw. an der Gesamtfluidmasse ist dabei erfindungsgemäß nicht nach oben beschränkt. Insbesondere ist auch ein nicht flüssiges, jedoch rieselfähiges Medium, beispielsweise Sand, Stahlkugeln oder dergleichen, als Fluid im Sinne der Erfindung zu verstehen.
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Zur verlässlichen Ausführung von Schnitten auch an besonders harten oder zähen Materialien, beispielsweise Stahlbeton, ist ein ausreichender Arbeitsdruck nötig, unter welchem der Fluidstrahl abgegeben wird. Bevorzugt ist hierbei ein Arbeitsdruck von mindestens 2500 bar, weiter bevorzugt mindestens 3500 bar, besonders bevorzugt mindestens 4500 bar. Ein derart hoher Arbeitsdruck erlaubt nicht nur die sichere Durchdringung von hartem und zähem Material und ein verlässliches Schneiden von Strukturen auch in hoher Materialstärke, sondern erhöht auch die Arbeitsgeschwindigkeit sowie die Präzision der Schnitte. Ein ausreichend starker, d. h. unter einem entsprechend hohen Arbeitsdruck abgegebener Fluidstrahl muss sich nicht wie ein Bohrer langsam in das Baumaterial vorarbeiten, sondern durchschlägt die zu schneidende Struktur vorzugsweise in kürzester Zeit vollständig.
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Der Fluidstrahl wird insbesondere von einer Düse abgegeben. Hierdurch wird der Strahl hinsichtlich seines Durchmessers, des Strahlprofils und der Ausströmgeschwindigkeit definiert. Vorzugsweise ist ferner eine Strahllanze vorgesehen, die es erlaubt, den Austrittspunkt des Fluidstrahls nah an das zu schneidende Baumaterial heranzuführen. Eine von der Schneideinrichtung abragende Strahllanze verändert den Schwerpunkt einer entsprechenden Vorrichtung nur geringfügig, so dass der Schwerpunkt eines Werkzeugträgers bzw. einer Baumaschine oder eines Fahrzeugs nicht zu weit nach außen verlagert wird. Hierdurch wird eine verbesserte Erreichbarkeit der zu schneidenden Strukturen sowie eine höhere Stabilität bei der Durchführung von Abbrucharbeiten erreicht.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht eine Mehrzahl von Strahllanzen vor. Hierbei können mehrere gleichartige Strahllanzen vorgesehen sein, beispielsweise um bei der Bewegung einer entsprechenden Vorrichtung mehrere Schnitte parallel ausführen zu können oder bei hohen Materialstärken einen Schnitt durch mehrfaches Beaufschlagen der gleichen Stellen des Baumaterials ausführen zu können, ohne die Vorrichtung mehrfach entlang der gleichen Bereiche bewegen zu müssen oder mit sehr geringer Geschwindigkeit zu arbeiten. Mehrere Strahllanzen können auch unterschiedlich ausgestaltet sein, um verschiedenartige Fluidstrahlen zu erzeugen. Hierdurch lassen sich ohne den Wechsel der Vorrichtung als Anbaugerät an einem Werkzeugträger verschiedene Arbeitssituationen, beispielsweise Grobschnitt und Feinschnitt, berücksichtigen. Es versteht sich, dass auch eine Kombination mehrerer gleichartiger und verschiedenartiger Strahllanzen bzw. Düsen möglich sind.
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Eine Düse oder Strahllanze kann insbesondere einzeln aktivierbar sowie deaktivierbar sein. Dadurch lässt sich die Abgabe des Fluidstrahls oder der Fluidstrahlen anwendungsbezogen ein- oder ausschalten. Die Aktivierung und/oder Deaktivierung der Fluidstrahlen erfolgt insbesondere ferngesteuert durch den Bediener.
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Verschiedene Düsen bzw. Strahllanzen können Fluidstrahlen unter unterschiedlichen Arbeitsdrücken und/oder mit unterschiedlichem Volumenstrom abgeben. In Verbindung mit unterschiedlichen Strahlformen bzw. -profilen und/oder einer kombinierten Anwendung mehrerer Fluidstrahlen ist eine hohe Konfigurationsfreiheit einer geeigneten Vorrichtung und damit eine hohe Flexibilität in Bezug auf unterschiedliche Anwendungssituationen gegeben.
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Zur exakten Positionierung des Fluidstrahls gegenüber dem zu schneidenden Baumaterial bzw. um den Arbeitsabstand für eine höhere Schneideffizienz zu verringern, kann die Düse bzw. die Strahllanze insbesondere hydraulisch längsverschiebbar sein. Vorzugsweise ist die Düse bzw. Strahllanze in diesem Fall längs, d. h. im Wesentlichen in Strahlrichtung, ausfahrbar. Alternativ oder zusätzlich kann die Strahllanze oder Düse auch ausklappbar ausgebildet sein. Im Fall von mehreren Strahllanzen oder Düsen kann auf diese Weise insbesondere ausgeschlossen werden, dass nicht aktive Düsen/Strahllanzen die jeweils aktiven behindern. Werden inaktive Teile der Schneideinrichtung nach der Verwendung wieder eingefahren, lässt sich eine entsprechende Vorrichtung zudem äußerst platzsparend verstauen und transportieren.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Schneideinrichtung ein Spritzschutz zugeordnet. Hierdurch wird das unkontrollierte Umherfliegen aus der Bausubstanz herausgelöster Teile verhindert. Ein solcher Spritzschutz kann eine Düse oder Strahllanze zumindest bereichsweise umgeben, um bestimmte Bereiche gegenüber zurückspritzendem Fluid und/oder Partikeln aus dem Baumaterial abzuschirmen. Ein solcher Spritzschutz reicht in Strahlrichtung insbesondere bis zum Ende einer Düse oder Strahllanze, vorzugsweise bis über diesen Punkt hinaus. Hierdurch werden nicht nur in rückwärtiger Richtung beschleunigte Partikel aufgefangen, sondern auch ein weiter Bereich in seitlicher Richtung abgedeckt. Besonders bevorzugt reicht der Spritzschutz zumindest bereichsweise bis an die Oberfläche des zu schneidenden Baumaterials.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein Nebelerzeuger vorgesehen sein. Der Nebelerzeuger kann in die Schneideinrichtung integriert oder dieser zugeordnet sein. Durch das Erzeugen eines Nebels, insbesondere Sprühnebels, im Bereich der Schnittausführung kann das Baumaterial bereits vor der Beaufschlagung mit dem Fluidstrahl mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, benetzt bzw. getränkt werden. Hierdurch lässt sich die Staubentwicklung während der Abbrucharbeiten weiter verringern. Darüber hinaus werden durch eine erzeugte Nebelwolke aufgewirbeltes Baumaterial sowie Staub frühzeitig abgebremst und niedergeschlagen, bevor sie sich in der Umgebung der Vorrichtung weiter ausbreiten können.
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Ein optionaler Abstandsdetektor dient zur exakten Positionierung der Vorrichtung bzw. der Schneideinrichtung. Der Abstandsdetektor kann in die Schneideinrichtung integriert sein, dieser zugeordnet sein oder separat vorliegen. Eine hierdurch ermöglichte Messung des Abstands zwischen der Schneideinrichtung bzw. einer Düse oder Strahllanze zur Abgabe des Fluidstrahls und der Oberfläche einer zu schneidenden Gebäudestruktur erlaubt eine Schnittführung mit gleichbleibender Effizienz und Präzision. Die Abstandsmessung erfolgt insbesondere mittels Laserentfernungsmessung, durch Ultraschall und/oder mittels Radar. Es ist darüber hinaus auch eine kombinierte Verwirklichung verschiedener Messprinzipien möglich, um eine Funktion der Abstandsmessung unter verschiedenen Arbeitsbedingungen zu gewährleisten, beispielsweise bei starker Gischt- oder Staubentwicklung.
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Eine geeignete Vorrichtung kann eine insbesondere programmierbare Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung zur zumindest teilweise automatischen Ausführung eines Schnittes aufweisen. Eine solche Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung kann der Vorrichtung auch als separates Teil zugeordnet sein. Die Steuerung bzw. Regelung berücksichtigt insbesondere ermittelte Abstandsdaten der Schneideinrichtung gegenüber der Oberfläche des Baumaterials. Zur Ausführung eines Schnittes ist es vorzugsweise ausreichend, die Schneideinrichtung an einer bestimmten Startposition relativ zur zu schneidenden Gebäudestruktur anzuordnen und ein Programm zur Schnittausführung an der Steuereinrichtung bzw. Regeleinrichtung zu aktivieren. Durch die weitgehende Automatisierung der Schnittausführung entfällt für den Bediener die Anforderung, die Schneideinrichtung stets in einem exakten Abstand zur Gebäudestruktur, beispielsweise einer Wand, zu halten und dafür Sorge zu tragen, dass der Fluidstrahl stets in einem bestimmten Winkel auf die Oberfläche des Baumaterials trifft.
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Entsprechend ist die Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, einen im Mittel konstanten Abstand und/oder einen zumindest im Wesentlichen senkrechten Winkel zu einer Oberfläche des Baumaterials zu halten.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen oder zeichnerisch dargestellten Merkmale jeweils eigenständige Aspekte der Erfindung, unabhängig von ihrer Kombination in den gezeigten Ausführungsformen oder den Rückbezügen der Ansprüche.
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Es zeigt
- 1 einen schematischen Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer geeigneten Vorrichtung für Abbrucharbeiten,
- 2 eine schematische Darstellung eines entsprechenden Fahrzeugs in einer typischen Anwendungssituation,
- 3 eine der 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer geeigneten Vorrichtung für Abbrucharbeiten und
- 4 eine schematische Darstellung eines beispielhaften funktionalen Aufbaus zum Betrieb einer geeigneten Vorrichtung für Abbrucharbeiten.
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In den teilweise nicht maßstabsgerechten, nur schematischen Figuren werden für gleiche, gleichartige oder ähnliche Bauteile und Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht werden, auch wenn von einer wiederholten Beschreibung abgesehen wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform einer geeigneten Vorrichtung 1 für Abbrucharbeiten ist in 1 dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist eine Aufnahme 2 auf, mittels derer sie an einer Baumaschine oder einem Fahrzeug 3 befestigt werden kann.
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Wesentliches Merkmal der Vorrichtung 1 ist eine Schneideinrichtung 4, die einen Fluidstrahl 5 abgibt. Der Fluidstrahl 5 ist dabei in der Lage selbst Beton als Baumaterial zu schneiden. Im Hinblick auf die Eignung der Vorrichtung 1 zum Schneiden von Beton versteht es sich, dass grundsätzlich auch weitere, insbesondere mineralische und/oder metallische, Baumaterialien mittels des Fluidstrahls 5 geschnitten werden können. Insbesondere ist die Schneideinrichtung 4 in der Lage, selbst Stahlbeton in einer vergleichsweise hohen Materialstärke mittels des Fluidstrahls 5 sicher zu durchtrennen und damit zu schneiden.
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Eine typische Anwendungssituation ist beispielhaft in 2 wiedergegeben. Die Vorrichtung 1 ist dort an einem Fahrzeug 3 in Form eines Baggers montiert. Die Vorrichtung 1 bzw. die Schneideinrichtung 4 der Vorrichtung 1 gibt einen Fluidstrahl 5 mit hohem Druck in Richtung einer Gebäudestruktur 6 ab und durchdringt diese vollständig.
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Alternativ zur Befestigung der Vorrichtung 1 an einem Fahrzeug 3 mittels der Aufnahme 2 kann auch ein Fahrzeug 3 mit einer fest montierten, insbesondere integrierten Vorrichtung 1 für Abbrucharbeiten ausgestattet sein. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen entsprechend ausgestalteten Bagger handeln.
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Durch ein Bewegen des Fluidstrahls 5 kann die Gebäudestruktur 6 letztlich so weit geschnitten bzw. zerlegt werden, dass einzelne abgetrennte Stücke aus der Gebäudestruktur 6 herausbrechen oder herausfallen. Die Bewegung des Fluidstrahls 5 kann dabei entweder durch Schwenken der Strahlrichtung oder durch Bewegen der Vorrichtung 1 entlang der Gebäudestruktur 6 erfolgen.
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Der Fluidstrahl 5 besteht vorzugsweise zumindest im Wesentlichen aus Wasser als Strahlmittel. Erfindungsgemäß ist jedoch auch die Beimischung weiterer Bestandteile, insbesondere von Partikeln, Granulat oder anderen Feststoffen möglich. Durch eine solche Suspension wird die Schneidleistung in vielen Fällen deutlich erhöht.
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Zur Beimischung sind erfindungsgemäß verschiedene Materialien geeignet. Hierzu zählen insbesondere mineralische Feststoffe, wie Sand oder Kies. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch Partikel, beispielsweise Kugeln, insbesondere aus Stahl, Siliziumdioxid, Glas und/oder einem Polymer, beigemischt werden.
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Alternativ zu einem Einsatz in Form einer Suspension durch Beimischung zu einem im wesentlichen flüssigen Strahlmittels stellen die vorgenannten, insbesondere granularen bzw. rieselfähigen Materialien auch für sich genommen ein Fluid im Sinne der Erfindung dar. Sie sind somit unmittelbar als trockenes Strahlmittel einsetzbar. Hierbei kann das Strahlmittel ferner durch eine Mischung verschiedener Materialien gebildet werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Fluidstrahl 5 auch aus einem Fluid gebildet werden, welches zumindest im wesentlichen flüssig und/oder gelartig, jedoch insbesondere nicht wasserbasiert ist. Dies kann in einigen Anwendungssituationen, beispielsweise falls bestimmte Reaktionen mit Wasser vermieden werden sollen, vorteilhaft sein. In solchen Fällen ist beispielsweise die Verwendung eines Fluids basierend auf einem Öl oder einem Lösungsmittel möglich. Eine Beimischung weiterer, insbesondere fester, Komponenten kann selbstverständlich auch im Fall eines nicht wasserbasierten und/oder gelartigen Fluids vorgesehen sein.
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Die Aufnahme 2 der Vorrichtung 1 ist vorliegend als Kopplungseinrichtung zur Kopplung mit einem Werkzeugträger oder einem Fahrzeug 3, insbesondere einem Bagger, ausgebildet. Hierbei ist eine gängige Schnellwechseleinrichtung für Anbaugeräte besonders bevorzugt. Hierdurch kann die Vorrichtung 1 auf einfache Weise mit einem Fahrzeug 3 gekoppelt werden, ohne dass eine spezielle Vorrichtung eines üblicherweise bei Abbrucharbeiten eingesetzten Fahrzeugs 3 erforderlich ist.
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Der Fluidstrahl 5 wird insbesondere von einer Düse 7 ausgestoßen. Die Düse 7 definiert durch die Querschnittsfläche und Form ihrer Öffnung letztlich die Art und Weise, in welcher der Fluidstrahl 5 ausgestoßen wird. Dies betrifft insbesondere das Strahlprofil, die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Volumenstrom.
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Die Schneidleistung der Schneideinrichtung 4 bzw. des Fluidstrahls 5 hängt letztlich jedoch auch wesentlich vom Arbeitsdruck ab. Bevorzugt beträgt der Arbeitsdruck, unter welchem der Fluidstrahl 5 abgegeben wird, mindestens 2500 bar, weiter bevorzugt mindestens 3500 bar und besonders bevorzugt mindestens 4500 bar. Bedarfsweise kann der Arbeitsdruck jedoch auch deutlich darüber liegen, beispielsweise zwischen 5000 bar und 6000 bar oder bis zu 10000 bar, vorzugsweise bis zu 20000 bar.
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Der Arbeitsdruck, unter welchem der Fluidstrahl 5 abgegeben wird, ist vorzugsweise einstellbar bzw. regelbar. Hierzu kann ein entsprechendes Einstellmittel vorgesehen sein. Das Einstellmittel für den Arbeitsdruck ist insbesondere elektronisch steuerbar und/oder kann für eine mechanische und/oder hydraulische Betätigung ausgebildet sein.
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Ein unter einem entsprechend hohen Arbeitsdruck abgegebener Fluidstrahl 5 überträgt einen ausreichend hohen Impuls auf das Baumaterial einer Gebäudestruktur 6, um diese in kurzer Zeit vollständig zu durchdringen. Das Baumaterial besitzt selbst im Fall von Beton in der Regel keinen ausreichend starken Zusammenhalt, um dem hohen Druck des Fluidstrahls 5 zu widerstehen. In der Folge zerstört der Fluidstrahl 5 beim Auftreffen jeglichen Zusammenhalt des Baumaterials und dringt von daher rasch in eine Gebäudestruktur 6 ein und durchschlägt diese vorzugsweise in kurzer Zeit vollständig.
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Um die Führung und Positionierung des Fluidstrahls 5 zu erleichtern, kann die Schneideinrichtung 4 eine Strahllanze 8 aufweisen, die insbesondere auch eine Düse 7 umfasst, aus welcher der Fluidstrahl 5 abgegeben wird. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Strahllanzen 8 vorgesehen, beispielsweise um unterschiedliche Arten von Fluidstrahlen 5 oder Fluidstrahlen 5 in unterschiedlicher Art und Richtung abgeben zu können.
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Bei der in 3 beispielhaft dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 sind insgesamt vier Strahllanzen 8 vorgesehen. Abweichend hiervon kann jedoch auch eine kleinere oder größere Zahl von Strahllanzen 8, insbesondere eine einzelne Strahllanze 8, vorgesehen sein. Darüber hinaus ist eine Kombination einer oder mehrerer unmittelbar an der Schneideinrichtung 4 angeordneter Düsen 7 mit einer oder mehrerer Strahllanzen 8 möglich.
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Die Düse 7 kann zur Strahlformung bedarfsweise unterschiedlich geformt sein. Besonders bevorzugt ist eine kreisförmige oder elliptische Querschnittsform der Düse 7 bzw. einer Auslassöffnung der Düse 7. Idealerweise ist die Düse 7 so geformt, dass der Fluidstrahl 5 mit einem möglichst geringen Auftreten von Turbulenzen austritt. Durch einen zumindest im Wesentlichen laminar strömenden Fluidstrahl 5 wird eine höhere Energie bzw. ein stärkerer Impuls pro Volumeneinheit auf das Baumaterial übertragen, so dass eine höhere Schneidleistung erzielt wird.
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Der insbesondere einstellbare Volumenstrom des abgegebenen Fluidstrahls 5 beträgt vorzugsweise zwischen 10 I/min und 50 l/min, bevorzugt zwischen 15 l/min und 40 l/min, besonders bevorzugt zwischen 20 l/min und 30 l/min.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Abgabe des Fluidstrahls 5 bedarfsweise ein- und/oder ausschaltbar. Insbesondere ist eine Düse 7 oder eine Strahllanze 8 aktivierbar bzw. deaktivierbar.
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In den in 1 und 3 dargestellten Ausführungsformen weist Vorrichtung 1 zur Aktivierung bzw. Deaktivierung jeweils eine der Düse 7 bzw. der Strahllanze 8 vorgelagerte Sperreinrichtung 9 auf. Die Sperreinrichtung 9 ist insbesondere als mechanischer Sperrschieber und/oder als Magnetventil ausgebildet.
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Vorzugsweise ist die Sperreinrichtung 9 derart angeordnet, dass ein Fluidstrom von einem Anschlussflansch 10 über eine Versorgungsleitung 11 hin zur Düse 7 bzw. Strahllanze 8 von der Sperreinrichtung 9 unterbrochen werden kann.
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Im Fall mehrerer Düsen 7 und/oder Strahllanzen 8 kann durch die Funktion des selektiven Aktivierens bzw. Deaktivierens diejenige Düse 7 bzw. Strahllanze 8 zur Abgabe des Fluidstrahls 5 ausgewählt werden, die für die gewünschte Aufgabe bei der Durchführung von Abbrucharbeiten am geeignetsten ist. Darüber hinaus ist auch ein selektiver paralleler Betrieb mehrerer Düsen 7 bzw. Strahllanzen 8 erfindungsgemäß möglich.
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Durch unterschiedliche Ausbildung verschiedener Düsen 7 bzw. Strahllanzen 8, wie in 3 angedeutet, lassen sich mit der Schneideinrichtung 4 unterschiedliche Arten von Fluidstrahlen 5 erzeugen. Unterschiede zwischen Fluidstrahlen 5 unterschiedlicher Düsen 7 bzw. Strahllanzen 8 können insbesondere in Bezug auf den Volumenstrom, den Arbeitsdruck, das Strahlprofil und/oder das abgegebene Fluid bestehen.
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Insbesondere können verschiedene Düsen 7 und/oder Strahllanzen 8 durch verschiedene Versorgungsleitungen 11 mit einem Strahlfluid versorgt werden. Die Vorrichtung 1 weist hierzu vorzugsweise eine entsprechende Anzahl von Anschlussflanschen 10 auf.
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Unterschiedlichen Fluidstrahlen 5 eignen sich vorzugsweise für unterschiedliche Aufgaben, beispielsweise für einen Grobschnitt und einen Feinschnitt oder für verschiedene Baumaterialien. Gebäudestrukturen 6, die aus verschiedenen Baumaterialien, insbesondere mineralischen und/oder metallischen Materialien, können somit problemlos geschnitten werden, ohne dass ein Gerätewechsel hin zu einer anderen Vorrichtung 1 erforderlich ist.
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Eine oder mehrere Strahllanzen 8 sind vorzugsweise beweglich ausgebildet. Die Strahllanze 8 kann längsverschiebbar und/oder ausklappbar ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann die Bewegung der Strahllanze 8 auf hydraulische Weise erfolgen. Durch eine bewegliche, insbesondere ausfahrbare, Strahllanze 8 kann eine exakte Positionierung, insbesondere bzgl. des Abstandes, zu dem zu schneidenden Baumaterial eingestellt werden. Dies ist insbesondere in beengten Arbeitsverhältnissen von Vorteil, d. h. wenn die Vorrichtung 1 aufgrund örtlicher Gegebenheiten nicht ohne Weiteres bis an die zu schneidende Gebäudestruktur 6 herangeführt werden kann.
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Zur exakten Positionierung der Schneideinrichtung 4 zur Gebäudestruktur 6, die Gegenstand der Abbrucharbeiten ist, kann die Vorrichtung 1 einen Abstandsdetektor 12 aufweisen. Der Abstandsdetektor 12 ist vorzugsweise der Schneideinrichtung 4 zugeordnet, bevorzugt mit der Schneideinrichtung 4 verbunden oder in diese integriert. Bei dem Abstandsdetektor 12 kann es sich insbesondere um einen Sensor handeln, mittels dessen der Abstand der Schneideinrichtung 4 zur Gebäudestruktur 6 ermittelt werden kann. Die Abstandsmessung erfolgt vorzugsweise durch Laserentfernungsmessung, mittels Ultraschall und/oder radarbasiert. Darüber hinaus ist auch eine kombinierte Verwendung verschiedener Messprinzipien möglich, um unter unterschiedlichen Bedingungen jeweils eine verlässliche Abstandsbestimmung durchführen zu können.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer geeigneten Vorrichtung 1 weist eine insbesondere programmierbare Steuereinrichtung 13 auf, die zur Steuerung oder Regelung einer oder mehrerer Funktionen der Vorrichtung 1 bzw. der Schneideinrichtung 4 dient. Das Aktivieren und/oder Deaktivieren eines Fluidstrahls 5 mittels einer Sperreinrichtung 9 kann durch die Steuereinrichtung 13 erfolgen. Ferner kann eine Einstellung des Volumenstroms und/oder des Arbeitsdrucks mittels der Steuereinrichtung 13 erfolgen. Gleiches gilt für die Einstellung einer Strahlrichtung und/oder das Bewegen einer Strahllanze 8. Es versteht sich, dass die vorgenannten Funktionen hier lediglich beispielhaft genannt sind und dass eine Steuerung oder Regelung von Funktionen der Vorrichtung 1 durch eine oder mehrere Steuereinrichtungen 13 in beliebiger Kombination erfolgen kann.
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Die Steuereinrichtung 13 kann in die Schneideinrichtung 4 integriert sein, jedoch auch als separates Element vorliegen. Insbesondere zur Fernsteuerung von Funktionen sowie ggf. zum Auslesen von Messdaten oder Zustandsdaten kann eine insbesondere digitale Datenschnittstelle 14 vorgesehen sein, mittels derer vorzugsweise eine Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 13 und funktionalen Einrichtungen der Vorrichtung 1 an oder in der Schneideinrichtung 4 folgen kann. Die Datenschnittstelle 14 kann zur drahtlosen Kommunikation ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch eine Kommunikation über einen Anschluss für eine Steuerleitung, Datenleitung oder dergleichen erfolgen.
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Die Steuereinrichtung 13 ist darüber hinaus vorzugsweise zur zumindest teilweise automatischen Ausführung eines Schnitts ausgebildet. Bevorzugt ist es hierzu lediglich erforderlich, dass ein Bediener die Vorrichtung 1 bzw. die Schneideinrichtung 4 an einen Startpunkt relativ zur zu schneidenden Gebäudestruktur 6 positioniert und ein Steuerprogramm der Steuereinrichtung 13 aktiviert.
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Zur automatischen Ausführung eines Schnitts wird der Fluidstrahl 5 vorzugsweise in einem im Mittel konstanten Abstand und/oder in einem zumindest im Wesentlichen senkrechten Winkel zu einer Oberfläche des Baumaterials bzw. der Gebäudestruktur 6 gehalten. Durch ein Entlangführen des Fluidstrahls 5 entlang der Gebäudestruktur 6 wird diese in Teile gewünschter Größe geschnitten. Die einzelnen Teilstücke können daraufhin kontrolliert von der Gebäudestruktur 6 abgenommen werden oder fallen aufgrund ihres Eigengewichts selbstständig aus der Gebäudestruktur 6 heraus.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abbruchverfahrens sieht vor, das mittels einer geeigneten Vorrichtung 1 ein insbesondere horizontaler Schnitt an einer Gebäudestruktur 6 erfolgt. Dadurch wird die Integrität der Gebäudestruktur 6 geschwächt bzw. die Verbindung des abgetrennten Teilstücks zum Rest der Gebäudestruktur 6 ist nach dem Schnitt nicht mehr ausreichend stark gegeben, so dass das Teilstück idealerweise ohne weiteres Zutun des Bedieners aus dem Verbund der Gebäudestruktur 6 herausbricht und zu Boden stürzt. Mittels einer entsprechenden Vorrichtung 1 kann somit ein Abbruch einer Gebäudestruktur 6 in kürzester Zeit und auf besonders einfache Weise durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht dabei auf der gezielten Schwächung der Integrität durch einzelne definierte Schnitte und nutzt darüber hinaus das Eigengewicht der Gebäudestruktur 6 oder einzelner Teile davon aufgrund der Schwerkraft aus.
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Ein optionaler Spritzschutz 15 dient dazu, aus der Gebäudestruktur 6 herausgeschlagenes Baumaterial sowie zurückgestreutes Fluid des Fluidstrahls 5 aufzuhalten. Hierdurch wird der Bediener vor potentiell gefährlichen Projektilen geschützt. Darüber hinaus schränkt der Spritzschutz 15 auch die Ausbreitung und Verteilung von Schmutz und Strahlfluid in der unmittelbaren Umgebung ein. Insbesondere bei der Durchführung von Abbrucharbeiten inmitten dichter Bebauung wird somit die diesbezügliche Belastung angrenzender Grundstücke und Gebäude erheblich verringert.
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Der Spritzschutz 15 kann als insbesondere eine Strahllanze 8 zumindest bereichsweise umgebender Schirm ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Spritzschutz 15 zumindest im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet und weitet sich entsprechend der Darstellung von 1 in Strahlrichtung, d. h. insbesondere in Richtung der Gebäudestruktur 6, auf. Bevorzugt reicht der Spritzschutz 15 in Strahlrichtung mindestens bis zu der axialen Position, an welcher der Fluidstrahl 5 von der Schneideinrichtung 4 abgegeben wird, d. h. insbesondere bis zu einer entsprechenden Düse 7 oder dem Ende einer entsprechenden Strahllanze 8.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein Nebelerzeuger 16 vorgesehen sein, mittels dessen sich ein Nebel, insbesondere Sprühnebel, in der Nähe des Fluidstrahls 5 erzeugen lässt. Der Nebel kann durch ein feines Verteilen des Strahlfluids erzeugt werden. Dies gilt insbesondere, falls Wasser als Strahlfluid oder als wesentliche Komponente des Strahlfluids eingesetzt wird.
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Wird der Nebelerzeuger 16 aus einer gemeinsamen Versorgungsleitung 11 gespeist, die auch zur Bereitstellung des Fluids für den Fluidstrahl 5 dient, ist dem Nebelerzeuger 16 insbesondere ein Druckminderer 17 vorgeschaltet. Auf diese Weise ist die gemeinsame Versorgung des Fluidstrahls 5 und des Nebelerzeugers 16 über einen einzigen Anschlussflansch 10 möglich.
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Eine separate Versorgung des Nebelerzeugers 16 mit einem Nebelmittel, vorzugsweise Wasser oder eine wasserbasierte Flüssigkeit, ist darüber hinaus ebenfalls möglich. Diese Möglichkeit bietet sich beispielsweise an, falls als Fluid des Fluidstrahls 5 ein anderer Stoff als Wasser eingesetzt wird oder falls der technische Aufwand, um den Arbeitsdruck des Systems zur Abgabe des Fluidstrahls 5 für den Betrieb des Nebelerzeugers 16 zu vermindern, unverhältnismäßig hoch erscheint.
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Ein Fahrzeug 3, das zur Verwendung mit einer geeigneten Vorrichtung 1 ausgebildet ist oder das mit einer geeigneten Vorrichtung 1 ausgerüstet ist, weist vorzugsweise entsprechende funktionale Einrichtungen auf, die den Betrieb der Vorrichtung 1 ermöglichen, ohne externe Aggregate betreiben zu müssen. Insbesondere kann die Bereitstellung des vergleichsweise hohen Arbeitsdrucks für den Betrieb der Schneideinrichtung 4 durch ohnehin im Fahrzeug 3 vorgesehene Aggregate bereitgestellt werden.
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Eine beispielhafte Anordnung zusammenwirkender funktionaler Einrichtungen des Fahrzeugs 3 und der Vorrichtung 1 ist schematisch in 4 wiedergegeben. Hiernach wird die Leistung eines Motors 18, insbesondere einer Hydraulikeinheit, des Fahrzeugs 3 zum Antrieb einer oder mehrerer Hochdruckpumpen 19 genutzt. Vorzugsweise wird alternativ oder zusätzlich auch eine Niederdruckpumpe 20 zum Fördern der für den Betrieb des Fluidstrahls 5 erforderlichen Fluidmenge durch den Motor 18 angetrieben.
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Die Pumpen 19, 20 können durch eine Antriebswelle 21 und/oder eine Verbindungsleitung 22 mit Energie vom Motor 18 versorgt werden.
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Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform wird das Fluid aus einem Reservoir, beispielsweise einem Tank 23 über eine Niederdruckleitung 24 von der Niederdruckpumpe 20 zur Hochdruckpumpe 19 gefördert. Von der Hochdruckpumpe 19 wird das Fluid daraufhin über eine Hochdruckleitung 25 zur Vorrichtung 1 bzw. zur Schneideinrichtung 4 der Vorrichtung 1 transportiert, welche den Fluidstrahl 5 letztlich abgibt.
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Zur Verringerung der Belastung von Dichtungen und Verbindungsteilen des Systems durch von der Hochdruckpumpe 19 ausgehenden Druckschwankungen kann ein Pulsationsdämpfer 26 vorgesehen sein, welcher Druckschwankungen dämpft, bevor sie die Schneideinrichtung 4 erreichen. Hierdurch wird ferner ein gleichmäßiges und insbesondere laminares Ausströmen des Fluidstrahls 5 aus der Schneideinrichtung 4 erreicht.
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Ein optionaler Druckmesser 27 dient der Kontrolle des Arbeitsdrucks. Mittels des Druckwerts kann die korrekte Funktion der Vorrichtung 1 bzw. die korrekte Einstellung für die gewünschte Anwendungssituation verifiziert werden.
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Je nach Anforderungen an die Zusammensetzung des Strahlfluids kann ein Filter 28 vorgesehen sein. Bei dem Filter 28 kann es sich grundsätzlich um einen Niederdruckfilter oder einen Hochdruckfilter handeln. Möglich ist darüber hinaus auch die Verwendung einer Kombination von Niederdruckfilter und Hochdruckfilter sowie mehrerer Niederdruck- und/oder Hochdruckfilter.
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Eine Entlastung des Hochdruckbereichs des Systems über ein nicht im einzelnen dargestelltes Entlastungsventil kann darüber hinaus vorgesehen sein.
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Der Integrationsgrad des gesamten Systems aus Fahrzeug 3 und Vorrichtung 1 lässt sich weiter erhöhen, indem der Tank 23 dem Fahrzeug 3 zugeordnet ist, vorzugsweise an dem Fahrzeug 3 befestigt oder in dieses integriert ist. Der Tank 23 weist vorzugsweise ein Fassungsvolumen auf, das ausreichend ist, um die Vorrichtung 1 über einen Zeitraum unterbrechungsfrei zu betreiben, der es erlaubt, eine Gebäudestruktur 6 wesentlich zu zerlegen.
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Bevorzugt weist der Tank 23 ein Fassungsvolumen von mindestens 500 I, weiter bevorzugt mindestens 1000 l, besonders bevorzugt mindestens 2000 l, auf. Das Fassungsvolumen des Tanks 23 kann alternativ oder zusätzlich auch nach der Zeit bemessen werden, über die ein Fluidstrahl 5 bei einem bestimmten Volumenstrom abgegeben werden kann. Vorzugsweise ist das Fassungsvermögen des Tanks 23 derart bemessen, dass ein unterbrechungsfreier Betrieb der Vorrichtung 1, d. h. ohne dass der Tank 23 nachgefüllt oder ausgetauscht werden muss, über mindestens 30 min, bevorzugt über mindestens 60 min, besonders bevorzugt über mindestens 90 min möglich ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Tank 23 mehrere Kammern auf. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Mehrzahl von Tanks 23 vorgesehen sein. Durch mehr als ein Reservoir für das Strahlmittel lassen sich insbesondere verschiedene Materialien zur Bildung des Fluidstrahls 5 mit geringem Aufwand einsetzen. Hierzu kann eine Einrichtung zur Wahl des gewünschten Strahlmittels vorgesehen sein, so dass bei einem Wechsel des als Fluidstrahl 5 abgegebenen Materials vorzugsweise lediglich ein Umschalten durch einen Bediener und keine Neubefüllung oder ein Gesamttausch des Tanks 23 erfolgen muss.
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Alternativ oder zusätzlich erlaubt die Bevorratung mehrerer insbesondere Verschiedener Strahlmittel in separaten Kammern und/oder separaten Tanks 23 eine Mischung der Strahlmittel, um die Zusammensetzung des Fluidstrahls 5 in gewünschter Weise festzulegen. Hierzu ist vorzugsweise eine entsprechende Mischeinrichtung vorgesehen. Die Mischung muss dabei nicht zu gleichen Teilen erfolgen, sondern kann erfindungsgemäß in jedem Verhältnis der einzelnen Strahlmittel erfolgen.
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Besonders bevorzugt sind zwei verschiedene Strahlmittel, beispielsweise eine Flüssigkeit, wie Wasser, und ein Feststoff, wie Sand oder Stahlkugeln, in separaten Kammern und/oder Tanks 23 bevorratet. Es versteht sich, dass auch mehr als zwei Strahlmittel in entsprechenden Kammern bzw. Tanks 23 vorgehalten werden können, um vor dem Betrieb oder während des Betriebs der Vorrichtung 1 ausgewählt und/oder gemischt zu werden.
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Durch verschiedene Strahlmittel und/oder eine Mischung verschiedener Strahlmittel lässt sich rasch ein Fluidstrahl 5 erzeugen, der eine für eine bestimmte Anwendungssituation geeignete Zusammensetzung aufweist. Vorteilhaft ist dies beispielsweise, wenn eine Gebäudestruktur 6, die verschiedene, insbesondere verschieden harte, Materialien aufweist, geschnitten werden soll. In diesem Fall kann durch ein Umschalten zwischen unterschiedlichen Strahlmitteln und/oder durch Mischung unterschiedlicher Strahlmittel auf die heterogene Zusammensetzung der Gebäudestruktur 6 mit vergleichsweise geringem Aufwand reagiert werden.
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Zur gesteuerten, insbesondere automatischen Durchführung eines Schnitts kann die Vorrichtung 1 und/oder das Fahrzeug 3 eine entsprechende Steuereinrichtung 13 aufweisen. Die Ausführung eines Schnitts an einer Gebäudestruktur 6 erfolgt vorzugsweise ferngesteuert durch einen Bediener. Im Fall eines Fahrzeugs 3 mit einer Fahrerkabine 29, wie beim dargestellten Beispiel eines Baggers, ist es für den Bediener insbesondere möglich, von der Fahrerkabine 29 aus die Vorrichtung 1 an einer bestimmten Startposition relativ zur Gebäudestruktur 6 zu positionieren und ein entsprechendes Steuerprogramm zu starten. Die Ausführung des Schnitts erfolgt dann insbesondere ohne weiteres Zutun des Bedieners durch die Steuereinrichtung 13 gesteuert.
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Die Steuereinrichtung 13 verarbeitet zur Ausführung des Schnittes insbesondere verschiedene Arten von Messwerten. Hierzu können Abstandsdaten eines Abstandsdetektors 12 sowie Winkel- und/oder Lageinformationen von entsprechenden Positionssensoren 30 des Fahrzeugs 3 einbezogen werden.
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Vorzugsweise wird die Vorrichtung 1 bzw. die Schneideinrichtung 4 derart entlang der Oberfläche des zu schneidenden Baumaterials bewegt, dass ein zumindest im Wesentlichen konstanter Abstand zwischen der Schneideinrichtung 4 bzw. einer Düse 7 und/oder einer Strahllanze 8 und der Oberfläche des Baumaterials eingehalten wird. Alternativ oder zusätzlich kann darüber hinaus ein zumindest im Wesentlichen senkrechter Winkel, unter welchem der Fluidstrahl 5 auf das Baumaterial trifft, gewährleistet werden.
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Um eine exakte Positionierung der Vorrichtung 1 bei der insbesondere automatischen Ausführung eines Schnitts zu erreichen, kann bei einer bevorzugten Ausführungsform auch das Fahrzeug 3 mittels der Steuereinrichtung 13 zu einer Bewegung veranlasst werden. Eine entsprechende Bewegung des Fahrzeugs 3 kann ein Verfahren, ein Rotieren und/oder eine Veränderung der Neigung des Fahrzeugs 3 oder von Teilen des Fahrzeugs 3 umfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung für Abbrucharbeiten
- 2
- Aufnahme
- 3
- Fahrzeug
- 4
- Schneideinrichtung
- 5
- Fluidstrahl
- 6
- Gebäudestruktur
- 7
- Düse
- 8
- Strahllanze
- 9
- Sperreinrichtung
- 10
- Anschlussflansch
- 11
- Versorgungsleitung
- 12
- Abstandsdetektor
- 13
- Steuereinrichtung
- 14
- Datenschnittstelle
- 15
- Spritzschutz
- 16
- Nebelerzeuger
- 17
- Druckminderer
- 18
- Motor
- 19
- Hochdruckpumpe
- 20
- Niederdruckpumpe
- 21
- Antriebswelle
- 22
- Verbindungsleitung
- 23
- Tank
- 24
- Niederdruckleitung
- 25
- Hochdruckleitung
- 26
- Pulsationsdämpfer
- 27
- Druckmesser
- 28
- Filter
- 29
- Fahrerkabine
- 30
- Positionssensor
