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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Fräsmaschinen und insbesondere auf Kaltfräsen.
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Hintergrund
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Um Straßenbeläge wie auf Straßen und auf Parkplätzen zu reparieren und wieder aufzubauen, muss häufig die vorherige Oberfläche entfernt werden. Dies wird normalerweise durch die Verwendung einer Hochleistungsfräsmaschine erreicht, die als Kaltfräse bekannt ist. Ein Kaltfräse trennt die oberste Schicht des Pflastermaterials mit einer rotierenden Schneidtrommel ab, die mehrere radial verlaufende Schneidzähne aufweist, die um den Umfang der Schneidtrommel angeordnet sind. Die Schneidtrommel dreht sich gegen die vorherige Straßenoberfläche und die Schneidzähne graben sich in die gepflasterte Oberfläche ein und reißen sie auseinander. Durch die Drehung der Trommel wird auch das abgetrennte Pflastermaterial auf einem Förderersystem abgelegt, das seinerseits das abgetrennte Pflastermaterial zur Entsorgung zu einem LKW oder einem ähnlichen Transportfahrzeug befördert.
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Während des oben beschriebenen Fräsprozesses wird Staub in der Luft erzeugt, wenn große und kleine Stücke abgetrennten Materials von der Schneidtrommel mit hohem Kraftaufwand erzeugt und umher geschleudert werden. Dies stellt ein potenzielles Problem mit verminderter Luftqualität in der Nähe des Bedieners dar. Viele Kaltfräsen verfügen über eine Staubminderung, z. B. Lüftungssysteme, die ein Vakuum erzeugen, um den Staub von der Schneidtrommel und dem Bediener wegzuleiten. Viele dieser Lüftungssysteme blasen in das Förderersystem. Wenn jedoch Staub zum Förderersystem hinzugefügt wird, bleibt dieser normalerweise Staub in der Luft. Am Ausgang des Förderers kann dieser Staub in der Luft je nach Wetterbedingungen zum Bediener zurückgeblasen werden.
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Der Stand der Technik hat dieses Problem nicht angemessen angegangen. Die
US-Patentanmeldung Nr. 2017/350080A1 von Hirman et al. offenbart ein Kaltfräsen-Lüftungssystem, das einen Absetzkasten und ein Gebläse verwendet, um Staub von der Schneidtrommel abzusaugen und den Staub in das Förderersystem zu blasen. Möglicherweise sind jedoch noch weitere Verbesserungen verfügbar.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Staubminderungssystem für einen Kaltfräse offenbart. Das Staubminderungssystem kann die folgenden Komponenten umfassen: eine Schneidtrommel; ein Förderersystem in der Nähe der Schneidtrommel, das dafür ausgelegt ist, abgetrenntes Pflastermaterial von der Schneidtrommel zu sammeln und das abgetrennte Pflastermaterial zu einem Ausgang des Förderersystems zu befördern; ein Gebläse in der Nähe des Förderersystems, das Staub von der Schneidtrommel zum Förderersystem leitet; eine Leitung mit einem ersten Ende in der Schneidkammer und einem zweiten Ende in der Nähe des Gebläses; eine Wasserquelle; und eine Förderersprühdüse, die sich zwischen dem Gebläse und dem Ausgang des Förderersystems befindet und dafür ausgelegt ist, Wasser von der Wasserquelle an das Förderersystem weiterzuleiten, so dass der vom Gebläse zum Förderersystem gerichtete Staub durch das Wasser geblasen wird.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung wird eine Kaltfräse offenbart. Die Kaltfräse kann die folgenden Komponenten umfassen: einen Rahmen; einen Motor; Traktionsvorrichtungen; eine Fahrerkabine; eine Schneidtrommel; ein Förderersystem in der Nähe der Schneidtrommel, das dafür ausgelegt ist, abgetrenntes Pflastermaterial von der Schneidtrommel zu sammeln und das abgetrennte Pflastermaterial zu einem Ausgang des Förderersystems zu befördern; ein Gebläse in der Nähe des Förderersystems, das Staub von der Schneidtrommel zum Förderersystem leitet; eine Leitung mit einem ersten Ende in der Schneidkammer und einem zweiten Ende in der Nähe des Gebläses; eine Wasserquelle; und eine Förderersprühdüse, die sich zwischen dem Gebläse und dem Ausgang des Förderersystems befindet und dafür ausgelegt ist, Wasser von der Wasserquelle an das Förderersystem weiterzuleiten, so dass der vom Gebläse zum Förderersystem gerichtete Staub durch das Wasser geblasen wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zur Staubminderung offenbart. Das Verfahren kann Folgendes umfassen: Erzeugen von Staub beim Schneiden von Pflastermaterial mit einem Schneidsystem der Kaltfräse; Sammeln des Staubes mit einer Leitung; Fördern des Staubes durch die Leitung unter Verwendung eines Gebläses; Ablassen des Staubes von der Leitung auf ein Förderersystem; und Sprühen des Staubes mit einem Wassersprühstrahl aus einer Sprühdüse auf das Förderersystem.
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Diese und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verständlich.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Kaltfräse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist ein schematisches Diagramm einer Kaltfräse und eines Transportfahrzeugs 103 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 2, der Lüftungs- und Wassersysteme gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 4 ist ein Flussdiagramm, das eine Beispielsequenz von Schritten für ein Verfahren zur Staubminderung in einer Kaltfräse gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und unter besonderer Bezugnahme auf 1 ist eine Kaltfräse, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, mit der Bezugsnummer 100 bezeichnet. Eine Kaltfräse 100 kann verwendet werden, um eine alte oder beschädigte Fahrbahn oder eine andere gepflasterte Oberfläche für Reparaturen vorzubereiten. Dies geschieht durch Aufbrechen und Entfernen von Schichten aus gehärtetem Pflastermaterial wie Asphalt oder Beton von einer Oberfläche 102. Nachdem die Teile 103 der gepflasterten Oberfläche zerbrochen wurden, werden sie von einem Förderersystem gesammelt und zur Entsorgung oder zum Recycling zu einem Transportfahrzeug befördert.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst die Kaltfräse 100 ferner einen Rahmen 104, einen Motor 106, der an dem Rahmen 104 montiert ist, und mindestens eine Traktionsvorrichtung 108, die den Rahmen 104 trägt. Die Traktionsvorrichtung 108 kann auf verschiedene Arten bereitgestellt werden, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, Räder, Laufflächen oder dergleichen, die es der Kaltfräse 100 ermöglichen, in den Boden 102 einzugreifen und sich zu bewegen. Die Traktionsvorrichtung 108 kann mit dem Rahmen 104 durch hydraulische Beine 110 oder andere einstellbare Verfahren verbunden sein und diesen stützen, die es ermöglichen, die Kaltfräse 100 auf und ab zu bewegen. Die Kaltfräse 100 kann von einem Bediener (nicht gezeigt) gesteuert werden, der sich in einer Fahrerkabine 112 befindet.
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Die Kaltfräse 100 umfasst auch ein Schneidsystem 120. Das Schneidsystem 120 umfasst eine Haube 122, die unter dem Rahmen 104 angeordnet ist, eine Schneidtrommel 124 und mehrere Schneidwerkzeuge 126. Die Haube 122 kann die Schneidtrommel 124 teilweise umschließen und definiert eine Schneidkammer 128. Die Schneidtrommel 124 kann Leistung vom Motor 106 erhalten. Die Schneidtrommel 124 hat eine Mittelachse 130, um die sich die Schneidtrommel 124 dreht, und einen Außenumfang 132.
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Wenn sie mit Energie versorgt wird, dreht sich die Schneidtrommel 124 innerhalb der Schneidkammer 128 um die Mittelachse 130. Die mehreren Schneidwerkzeuge 126 können um den Außenumfang 132 der Schneidtrommel 124 herum angeordnet sein und sich radial von diesem erstrecken. Die mehreren Schneidwerkzeuge 126, auch als Bits bezeichnet, sind dafür konfiguriert, die gepflasterte Oberfläche 102 zu schneiden, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist. Insbesondere, wenn sich die Schneidtrommel 124 dreht, berühren die mehreren Schneidwerkzeuge 126 wiederholt die gepflasterte Oberfläche 102, brechen die Oberfläche 102 in Stücke 103 und transportieren die Stücke 103 zu einem Förderersystem 140. Die Höhe der Schneidtrommel 124 kann eingestellt werden, um eine bestimmte Materialtiefe durch Anheben oder Absenken der Kaltfräse 100 mit den Hydraulikbeinen 110 zu entfernen. In einer Ausführungsform kann das Schneidsystem 120 eingestellt werden, um zwischen 1 und 13 Zoll Material zu entfernen, aber natürlich sind solche Abmessungen nur beispielhaft und andere Tiefen sind möglich.
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Um Pflastermaterial zu sammeln, das während des Aufbrechens der gepflasterten Oberfläche 102 durch die Schneidtrommel 126 erzeugt wird, ist auf der Kaltfräse 100 ein Förderersystem 140 vorgesehen. Das Förderersystem 140 transportiert das gesammelte Material zu einem Förderersystemausgang 142, der das Material an einer Entladestelle wie einer Ladefläche eines Transportfahrzeugs 144, das ein Lastkraftwagen oder ein anderer auf dem Fachgebiet bekannter Transportfahrzeugtyp sein kann, ablagert.
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Als Teilsysteme des Förderersystems 140 können ein Aufnahmeförderer 146 und ein Abgabeförderer 148 bereitgestellt werden, wie nachstehend erläutert wird. Der Aufnahmeförderer 146 und der Abgabeförderer 148 laufen an einer Förderertransferkammer 150 zusammen. Der Aufnahmeförderer 146 ist dafür konfiguriert, Pflastermaterial von der Schneidtrommel 124 zu sammeln und das Material zum Abgabeförderer 148 zu transportieren. Der Abgabeförderer 148 ist dafür konfiguriert, das Material vom Ausgang des Aufnahmeförderers 128 in der Förderertransferkammer 150 zu sammeln und das Material zum Ausgang 142 des Förderersystems zu transportieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Abgabeförderer 148 in vertikaler und/oder horizontaler Richtung relativ zum Aufnahmeförderer 146 hydraulisch beweglich werden, um den Abgabeförderer 148 in Bezug auf den gewünschten Abgabeort 144 einzustellen.
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3 zeigt den vorderen Abschnitt der Kaltfräse detaillierter, insbesondere ein Lüftungssystem 160 und ein Wassersystem 180 der Kaltfräse 100. Die Kaltfräse 100 umfasst ferner ein Lüftungssystem 160, das Staub vom Schneidsystem 120 sammelt und zum Förderersystem 140 transportiert. Dadurch wird das Staubvolumen, dem der Bediener ausgesetzt ist, verringert. Das Lüftungssystem 160 umfasst ein Gebläse 162 und mindestens eine Leitung 164 oder einen Saugschlauch. Das Lüftungssystem 160 kann auch andere Merkmale wie ein Sekundärgebläse 166 oder einen Absetzkasten 168 umfassen. Das Gebläse 162 weist eine Saugseite 170 und eine Auslassseite 172 auf. Eine erste Leitung 164 weist ein erstes Ende 174 auf, das zum Sammeln von Staub aus der Schneidkammer 128 konfiguriert ist. Zum Beispiel kann das erste Ende 174 am Eingang des Aufnahmeförderers 148 innerhalb der Schneidkammer 128 positioniert sein. Eine zweite Leitung 165 kann ein erstes Ende 176 aufweisen, das so positioniert ist, dass Staub in der Förderertransferkammer 150 zwischen dem Aufnahmeförderer 146 und dem Abgabeförderer 148 gesammelt wird. Die zweiten Enden 78 können dann an der Saugseite 170 des Gebläses 162 angebracht werden. Der Gebläseauslass 172 kann so positioniert sein, dass er gesammelten Staub in den Abgabeförderer 148 ableitet. In einer Ausführungsform kann das Gebläse 162 eine Luftströmungsrate in dem Lüftungssystem 160 von 40 bis 45 Kubikmetern pro Minute (m3/min) bei voller Geschwindigkeit erzeugen. Natürlich sind andere Luftströmungsraten möglich und schränken den Umfang dieser Offenbarung in keiner Weise ein.
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Um das Schneidsystem zu kühlen und Staub weiter zu mildern, umfasst die Kaltfräse 100 darüber hinaus ein Wassersystem 180. Das Wassersystem 180 umfasst einen Wassertank 182, der auf dem Rahmen 104 nahe der Schneidtrommel 124 und dem Förderersystem 140 positioniert ist. Der Tank 182 ist dafür konfiguriert, eine vorbestimmte Wassermenge aufzunehmen und Wasserdüsen 186, 188 über eine Wasserpumpe 184 mit Wasser zu versorgen. In verschiedenen Ausführungsformen können einige der Wasserdüsen 186 auf die Schneidkammer 128 gerichtet sein, um eine Überhitzung der Schneidtrommel 124 und der Schneidwerkzeuge 126 zu verhindern und/oder Staub zu verringern.
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In einer signifikanten Abweichung vom Stand der Technik stellt die vorliegende Offenbarung ferner mindestens eine der Wasserdüsen 186 als Förderersprühdüse 188 bereit, die so positioniert ist, dass sie in den Abgabeförderer 148 sprüht. Auf diese Weise erleichtert das Wassersystem 180 die Eindämmung des von der Kaltfräse 100 erzeugten Staubes und verringert das an die Umgebungsluft abgegebene Staubvolumen. Insbesondere verbindet sich das Wasser mit dem Staub teil und zieht den Staub durch sein Gewicht zum Förderer 148 hinab, um zu verhindern, dass der Staub in die Luft gelangt. Die Förderersprühdüsen 188 befinden sich zwischen dem Gebläseauslass 172 und dem Ausgang 142 des Förderersystems. Die Förderersprühdüsen 188 sind so konfiguriert, dass der austretende Staub durch den Wassersprühstrahl geblasen wird, wenn er in den Förderer 148 eintritt. In verschiedenen Ausführungsformen können die Sprühdüsen 188 am Gebläseauslass 172 positioniert sein. In anderen Ausführungsformen können die Sprühdüsen 188 am Ausgang 142 des Förderersystems positioniert sein.
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Abhängig von der Größe der Kaltfräse, dem zu schneidenden Material und den Wetterbedingungen kann es wünschenswert sein, das Wasservolumen oder den Ausbreitungsdurchmesser des von den Düsen erzeugten Wassersprays einzustellen. Dementsprechend kann eine Breite 190 der Wasserfahne 192, die durch die Förderersprühdüsen 188 erzeugt wird, in einem Bereich von Abmessungen bereitgestellt werden. Beispielsweise können in einer Ausführungsform die Förderersprühdüsen 152 einen 120-Grad-Gebläsespray aufweisen. Darüber hinaus kann der Wasserdurchfluss je nach Bedarf variieren, um den Staub am effektivsten einzudämmen. In einer Ausführungsform kann die Wasserdurchflussrate im Bereich von 0,35 bis 0,77 Gallonen pro Minute liegen. Natürlich sind auch andere Düsentypen und andere Durchflussraten möglich.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Im Betrieb kann das offenbarte Staubminderungssystem und -verfahren für Kaltfräsen und andere ähnliche Fräsmaschinen verwendet werden, bei denen eine Staubkontrolle erwünscht ist. Unter anderem entfernt das System Staub aus der Luft vom Ausgang des Abgabeförderers, der sonst in Richtung Maschinenbediener geblasen werden könnte. Dadurch kann die Luftqualität in der Nähe des Bedieners verbessert werden.
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4 beschreibt ein Verfahren zur Staubminderung, wie es gegenwärtig offenbart ist. In einem ersten Schritt, der durch die Referenznummer 200 angegeben ist, wird während des Betriebs der Kaltfräse 100 Staub erzeugt, wenn das Schneidsystem 100 Pflastermaterial schneidet. Dieser Staub wird von den Leitungen 164 gesammelt, wie in Schritt 210 gezeigt, und zu dem Gebläseauslass 172 befördert, wie in Schritt 220 gezeigt. Unter Bezugnahme auf Schritt 230 wird der gesammelte Staub aus dem Gebläseauslass 172 in das Förderersystem 140 abgegeben, um von der Kaltfräse 100 entfernt zu werden. Mindestens eine Förderersprühdüse 188 besprüht den Staub, um ihn zu befeuchten und zu verhindern, dass er in der Luft bleibt, wenn der Staub im Förderersystem 140 vorhanden ist, wie in Schritt 240 gezeigt. Der Staub wird durch den Wassersprühstrahl geblasen. Da der Staub nicht mehr in der Luft ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass er in die Nähe des Bedieners zurückgeblasen wird. Dadurch wird die Luftqualität im Bereich des Bedieners verbessert.
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Während der vorstehende Text eine detaillierte Beschreibung zahlreicher verschiedener Ausführungsformen umfasst, versteht es sich, dass der rechtliche Schutzumfang durch die Worte der am Ende dieses Patents dargelegten Ansprüche definiert wird. Die detaillierte Beschreibung ist nur als beispielhaft zu verstehen und beschreibt nicht jede mögliche Ausführungsform, da die Beschreibung jeder möglichen Ausführungsform unpraktisch, wenn nicht unmöglich wäre. Zahlreiche alternative Ausführungsformen könnten implementiert werden, wobei entweder die derzeitige Technologie oder die nach dem Anmeldetag dieses Patents entwickelte Technologie verwendet wird, die nach wie vor in den Geltungsbereich der Ansprüche fallen würden, die den Schutzumfang definieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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