DE3523795A1

DE3523795A1 - Hydraulische skarifikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE3523795A1
Application number: DE19853523795
Authority: DE
Inventors: Renzo Selvazzano Dentro Padova Medeot
Original assignee: FIP IND; FIP Industriale SpA
Current assignee: FIP IND; FIP Industriale SpA
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1985-07-03
Publication date: 1986-01-16
Also published as: DE3523795C2; SE461535B; US4637656A; IT8421737A0; CA1231987A; US4761037A; IT1174230B; SE8503199L; SE8503199D0

Description

PATENTANWALT Fasanenstr. 7 DIPL.-ING. WERNER LORENZ 7920 Heidenhelm

02.07.1985 -FSu Akte: FI 1401

Anmelder:

FIP INDUSTRIALE S.p.A.

Via Scapacchio

1-35030 Selvazzano Dentro (Padova)

Italien

Hydrauli sehe Skarifikationsvorrichtung

Vorrichtung zum Abnehmen von Betonschichten, insbesondere von Landstraßen und Autobahnen.

Eine hydraulische Skarifikationsvorrichtung enthält Düsen, die an einem Ende von entsprechenden Hohlschäften angeordnet sind, und die durch ein Kugelgelenk getragen bzw. geführt sind und die an bewegbaren Trägern befestigt sind. Die Düsen werden durch eine Hochdruckpumpe mit Wasser beschickt, wobei stromaufwärts vor der Pumpe Vorbehandlungssysteme zum Behandeln des Wassers selbst angeordnet sind. Die Düsen sind außerdem an einem Schlitten angeordnet, der durch eine elektronische Einrichtung gesteuert wird, die so zu bedienen ist, daß sie den Schlitten in einer vorbestimmten Höhe in Bezug auf die aufzureißende Fläche hält. Ebenso sind Einrichtungen zur Beseitigung von möglichen Behinderungen des freien Abstromes der Wasserstrahlen auf die aufzureißende Oberfläche vorgesehen.

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufreißen von Oberflächen, wie z.B. Beton, mittels Wasserstrahlen.

Bekanntlich ist die Möglichkeit von Schneiden oder Durchstechen von Steinmaterialien, und besonders von Beton, mit Wasserstrahlen von hohem Druck, oder zumindest mit hoher Geschwindigkeit, in Experimenten getestet worden.

Vor kurzem wurde jedoch das Problem des Aufreißens von Beton mit Wasserstrahlen zum Zwecke der Abnahme von Lagen von konstanter oder variabler Dicke von einer flachen oder gekrümmten Oberfläche in Betracht gezogen. Es ist bekannt, daß sehr viel Forschungsarbeit durchgeführt worden ist, um zu versuchen, dieses Problem zu lösen, aber mit wenig Erfolg, was weitgehend der Instabilität der Wasserstrahlen und dem ungenauen Abstand zwischen den Strahlen und der aufzureißenden Oberfläche zugeschrieben wird, sowie dem Mangel an Bewegbarkeit der Düsen selbst. Die Instabiliitat der Strahlen erklärt sich von selbst, da die Gestalt der Oberfläche flattert, was zur Erzeugung von Tropfen oder Tröpfchen führt, wobei die Energie schnell in die Luft vergeudet wird aufgrund des hohen Verhältnisses der Oberfläche zum Volumen.

Dieses Phänomen wird durch verschiedene Größen unterstützt, wie z.B.: die hohe Ausflußgeschwindigkeit, der kleine Strahlendurchmesser, die jähen Veränderungen im Querschnitt, das Vorhandensein von Gas in der Lösung usw.. Außerdem führt das mögliche Vorhandensein von Sandpartikeln in dem verwendeten Wasser, insbesondere in den Hochdruckkompressionseinheiten, zu einem schnellen Verschleiß der Einheiten.

Eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die o.a. Nachteile auszuschalten.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Skarifikationsvorrichtung bzw. Straßenaufreißvorrichtung bereitzustellen, die mit relativ geringen Auslassstrahlengeschwindigkeiten aber mit großer Kapazität arbeiten kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Skarifikationsvorrichtung bereitzustellen, bei der die Düsen mit geeigneten querlaufenden und/oder drehenden Bewegungen sowie mit fortschreitenden Bewegungen bewegbar sind.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Skarifikationsvorrichtung bereitzustellen, die eine maximale Stabilität der Strahlen sicherstellt, wodurch Vorgänge vermieden werden, die zu einer Sprühbildung führen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Skarifikationsvorrichtung bereitzustellen, bei welcher die Strahlen konstant in einem optimalen Abstand zu der aufzureißenden Oberfläche gehalten werden können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die hydraulische Skarifikationsvorrichtung im wesentlichen eine Düse auf, die an einem Ende eines Hohlschaftes angeordnet ist, der durch ein Kugelgelenk gestützt bzw. geführt wird und wobei die Düse in einer Einrichtung zur Durchführung einer Bewegung der Düse über der aufzureißenden Oberfläche angeordnet ist; und wobei diese Düse von einer Hochdruckpumpe mit Wasser beaufschlagbar ist, wobei stromaufwärts von ihr ein Entgasungs- und ggf. ein Filtersystem angeordnet ist. Diese Düse ist außerdem an einem Schlitten angeordnet, der durch eine elektronische Einrichtung so gesteuert wird, daß der Schlitten konstant in einer vorbestimmten Höhe in Bezug auf die aufzureißende Oberfläche gehalten werden kann. Weiterhin ist eine Einrichtung zur Beseitigung von möglichen Behinderungen des freien Abflusses des Wasserstrahles auf die aufzureißende

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Oberfläche angeordnet.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen hydraulischen Skarifikationsvorrichtung sind besser verständlich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung.

Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm des Skarifikationskopfes, das die Halterung und Bewegung aufzeigt,

Fig. 2 ein schematisches Diagramm des Entgasungssystemes zur Vorbehandlung des Wassers, das zu der Beschikkungspumpe geliefert wird,

Fig. 3 ein Blockdiagramm der Einrichtung zum Regeln der

Höhe des Skarifikationskopfes über der aufzureißenden Oberfläche,

Fig. 4 ausschnittsweise eine Seitenansicht des Systemes, mit dem die Abnahme von Schutt und Wasser von der Oberfläche durchgeführt werden kann.

Die in den Figuren dargestellte hydraulische Skarifikationsvorrichtung ist mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet und beinhaltet eine Düse 2, die an einem Ende eines Hohlschaftes 3 angeordnet ist, der getragen bzw. geführt wird durch eine Kugellagerverbindung 4, und zwar derart, daß sie Versetzungen folgen kann, die auf sie durch eine geeignete Bewegungseinrichtung 5, die Gelenke bzw. Glieder oder ähnliches aufweisen kann, aufgebracht werden. Die Kugellagerverbindung 4 kann alternativ eine Kardankupplung oder ein Kardangelenk sein. Mittels dieser Anordnung können zyklische Bewegungen jeder Art erhalten werden, die geradlinig (quer), kreisförmig, elliptisch oder andere Bewegungen sein können, die die

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geeignetste "Bewegungsfigur" erlauben, die auf die Düse aufgebracht wird, um die gewünschte Aufreißung durchzuführen.

Im einzelnen besitzt die Düse, die vorzugsweise aus gesintertem Material besteht, eine im Längsschnitt konvergierende/ divergierende Gestalt, ähnlich einer Venturi-Düse.

Zum Zwecke der Vermeidung schädlicher Wirkungen durch das Vorhandensein von Gas, das die Entwicklung von Wassertropfen und/oder Blasen im Inneren der Düse, und zwar bei minimalem Druck verursacht, die den Strahl abbrechen, wird das verwendete Wasser mittels eines geeigneten Systemes 6 entgast, welches stromaufwärts von der Hochdruckpumpe angeordnet ist (die Hochdruckpumpe ist hier nicht dargestellt). Dieses Entgasungssystem ist in der Figur 2 dargestellt und enthält ein Reservoir 7 von im wesentlichen länglicher Form, welches einen Schirm bzw. Filter 8 enthält, der den Durchlaß von Wassertropfen, die durch den Sprühkopf 10 erzeugt werden, zur Saugeinrichtung 9 (durch geeignete Einrichtungen bekannter Art hergestellt) zurückhält.

Innerhalb dieses Reservoirs ist außerdem eine Pegeleinrichtung 11 angeordnet, die auf ein Wassereinlaßventil 12 in der Weise wirkt, daß das Wasser auf einer im wesentlichen konstanten Ebene im Reservoir gehalten wird. Da die Löslichkeit von Gas in Flüssigkeit umgekehrt proportional zu der Temperatur und direkt proportional zum Druck ist, ergibt sich durch das Verbringen des Wassers mittels dieses Systemes deutlich unterhalb atmosphärischen Druckes (als Wasserquelle wird ein Fluß oder ein See usw. vorgeschlagen), eine bedeutende Gasabgabe. Das Versprühen von Wasser mittels des Sprühkopfes 9 erhöht gleichfalls die Austauschoberfläche und deshalb die Geschwindigkeit der Gasabgabe, welches in ihm aufgelöst ist.

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Man muß außerdem die Tatsache unterstreichen, daß durch die Bewegung der Düse näher zu der oder weiter weg von der aufzureißenden Oberfläche sich die Wirksamkeit des Strahles verändert. Andererseits kann die aufzureißende Oberfläche bedeutende Unebenheiten aufweisen, so daß bei NichtVorhandensein eines speziellen Positionierungssystemes zum Verhindern einer Beschädigung an der Düse es notwendig ist, in einem sicheren Abstand proportional zu der Größe der Abweichung von der Ebene der Betonoberfläche zu arbeiten. Dieser Abstand bewirkt jedoch eine Reduktion der Wirksamkeit und einen daraus resultierenden Aufreißprozeß, der von Punkt zu Punkt variiert. Zum Zwecke der Beseitigung dieser Einschränkung enthält die vorliegende Erfindung eine Einrichtung, die in Figur 3 als Blockdiagramm dargestellt ist, die zur Funktion der Positionierung der Düsentragschlitten in einer vorbestimmten (Mindest)höhe von dem Beton dient, unabhängig von seiner Oberflächenkonfiguration.

Diese Vorrichtung beinhaltet einen Höhenumformer(Transducer) 13, der vor der Düse angeordnet ist (in Richtung der Antriebsbewegung), um die Gestalt der darunterliegenden Oberfläche festzustellen, die im fortlaufenden Gang hydraulisch aufgerissen werden soll. Das Auslaßsignal des Umformers 13, das proportional zu der Höhe des Schlittens ist, wird zu einer Minimumdetektoranlage 14 und zu einer Abtast- und Halteschaltung 15 geführt. Die Minimumdetektoranlage steuert gemeinsam mit einem Schlittenverstellungsumformer 16 eine Schaltung 17, die der Reihe nach (wechselweise) das Abtasten des zu der Höhe proportionalen Signales steuert, wenn dieses und daher die Höhe des Schlittens selber, an seinem Minimum ist. Dieses Abtasten geschieht durch die Abtast- und Halteschaltung 15. Während der Antriebsbewegung der Vorrichtung steuert ein Übersetzer bzw. Umformer 18 eine Schaltung 19, die das Abtasten der minimalen Höhe des vorgehenden Arbeitsganges festlegt. Dieses Abtasten wird durchgeführt mittels einer weiteren Abtast- und Halteschaltung 20, an derem Aus-

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gang deshalb für die gesamte Anordnung des Schlittens ein Signal entsteht, welches proportional zu der festgestellten Mindesthöhe ist. Während dieses Arbeitsganges tastet die Schaltung 14 die Mindesthöhe für den nächsten Arbeitsgang ab.

Es ist gleichfalls eine Komponente 21 zur Erzeugung eines Bezugssignales vorgesehen, welches die minimale Höhe des Schlittens repräsentiert, das zusammen mit der Schaltung 20 ein Signal zu einem Vergleicher 22 sendet, der ein integrales Teil eines Regelsystemes bildet, welches eine dreistufige Verknüpfungssteuereinrichtung 23 beinhaltet, einen Fluid-Druckantrieb 24 und einen Übersetzer bzw. Umformer 25 zum Steuern der Höhe des Schlittens in Bezug auf die Einrichtung als Ganzes.

Es wurde festgestellt, daß der Betonschutt und das Wasser selbst, welche im Bereich des Arbeitsstrahles verbleiben, seine Wirksamkeit drastisch reduzieren. Diesbezüglich ist in der vorliegenden Erfindung eine Vormessung angeordnet zum Verhindern dieses Nachteiles, welcher durch die Wirkung der Bewegung des Strahles entsteht.

Der wirksamste Faktor liegt jedoch in der schnellen Beseitigung des Schuttes und des Wassers von dem aufzureißenden Bereich mittels tatkräftiger Absaugung. Zu diesem Zweck ist (Figur 4) ein Saugauslaß 26 angeordnet, der den Skarifikationskopf umgibt, wobei der Saugauslaß mittels «ines flexiblen Rohres bzw. einer flexiblen Leitung 27 mit einem Reservoir 28 zur Aufbewahrung des Schuttes und Wasserabscheidung verbunden ist. Mittels eines Gebläses bzw. Ventilators wird ein Unterdruck in diesem Reservoir 28 aufrechterhalten, z.B. durch den gleichen Motor, der die Hochdruckpumpe antreibt. Ein Zyklonschneider 30 verhindert den Durchgang von Wassertröpfchen in der Suspension.

Die Sauginstallation erlaubt sowohl eine Erhöhung der Wirksamkeit als auch die volle Nutzung der folgenden erhaltenen Vorteile:

Die Wegnahme und Lagerung des anfallenden Materiales, wodurch ein mühsames Arbeiten vermieden wird.

a) Die Rückgewinnung des Wassers und die Möglichkeit seines Recycling-Prozesses, was vor allen Dingen in wasserarmen Gebieten sehr wichtig ist, verhindert vor allem, im Falle eines Waschens auf Autobahnen, das Spritzen von Wasser in Becken entlang des Arbeitsbereiches an der Straße, die für den Verkehr offen bleiben kann;

b) die Bildung eines Unterdruckes, der mit der Entgasungsinstallation 6 verbunden ist.

Mittels der vorliegenden Erfindung ist es praktisch möglich, nicht nur den Betonschutt zu beseitigen, ohne den guten Beton zu beschädigen, sogar bei Vorhandensein von metallischen Einfassungen bzw. Verstärkungen, die auch während des Prozesses von jedem vorhandenen Rost abgeschält werden, sondern zur gleichen Zeit ist auch das Verhindern von Vibrationen möglich und von jeder Art von Tätigkeiten, die der Struktur gefährlich sein könnten, mit daraus folgender Verminderung des Geräusches auf einen tolerierbaren Bereich. Weiterhin wird eine stark aufgerauhte Oberfläche gebildet, die auch Aushöhlungen aufweist, die durch die Wegnahme von runden, inerten Partikeln entstehen, die von Grund auf die Griffigkeit des erneuerten Betons verbessert. Schließlich wird die Bildung von Dunst und Rauch, die bei Verwendung von herkömmlichen Methoden entstehen, vermieden.

Aus dem vorangegangenen Erklärten und aus der Betrachtung der verschiedenen Figuren ist die große Funktionsspanne und Praktikabilitat im Gebrauch ersichtlich, die die hydrauli-

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sehe Skarifikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung charakterisiert.

Wie offensichtlich, ist die hier beschriebene Vorrichtung ausschließlich hinweisend und nicht beschränkt, als ein Beispiel und nur zum Zwecke der Demonstration der Praktikabilität und der allgemeinen Merkmale, so daß alle Veränderungen und Erweiterungen, die für einen Durchschnittsfachmann im Rahmen der Erfindung liegen, in der vorliegenden Erfindung beinhaltet sind.

Im einzelnen kann der notwendige Druck der Wasserstrahlen mittels einer oder mehrerer Stufen erhalten werden, wobei wenn gewünscht - jeder Stufe eine Entgasungsinstallation vorgeschaltet werden kann und ggf. eine Filterung.

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Claims

1-35030 Selvazzano Dentro (Padova) Italien Patentansprüche

1. Hydraulische Skarifikationsvorrichtung mit ein oder mehreren Düsen, die an einem Ende eines Hohlschaftes angeordnet ist (sind), mit einer bewegbaren Halterungseinrichtung, mit einer Kugellagerverbindung, die diesen Hohlschaft an der bewegbaren Halterungseinrichtung trägt, mit einer Hochdruckpumpe, die Wasser zu diesem Hohlschaft zur Lieferung über diese Düse auf die aufzureißende Oberfläche hin fördert,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Entgasungseinrichtung (6) stromaufwärts von der Hochdruckpumpe angeordnet ist und daß die bewegbare Halterungseinrichtung einen Schlitten aufweist, der auf die aufzureißende Oberfläche hin und von der aufzureißenden Oberfläche weg bewegbar ist, wobei durch eine elektronische Steuereinrichtung die Düse (2) konstant in einer vorbestimmten Höhe in Bezug auf die aufzureißende Oberfläche gehalten ist und wobei eine Einrichtung vorgesehen ist zur Entfernung von losen Materialien aus dem Bereich des Aufpralles des Wasser-

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Strahles auf die aufzureißende Oberfläche.

2. Hydraulische Skarifikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (2) in einem Skarifikationskopf angeordnet ist, der durch die Kugellagerverbindung (4) innerhalb des Skarifikationskopfes frei bewegbar gehalten ist, wobei die Verschiebung der Düse (2) durch eine Düsenverschiebeeinrichtung (5) durchgeführt ist, die ein Gestänge zwischen der Düse (2) und dem Skarifikationskopf aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (2) aus gesintertem Material besteht und einen inneren Durchgang mit einer konvergierenden/divergierenden Längsgestalt aufweist.

4. Vorrichtung nachAnspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Entgasungssystem einen länglichen Wassercontainer (7) aufweist, einen Schirm bzw. Filter (8) in diesem Container, eine Sprüheinrichtung (10) zur Zufuhr von Wasser in diesen Container, eine Saugauslaßeinrichtung (9), die von diesem Container zu einer Einrichtung zur Bildung von teilweisem Vakuum in diesem Container führt, wobei der Filter bzw. Schirm (8) zwischen dem Sprühkopf (10) und der Saugauslaßeinrichtung (9) angeordnet ist, um den Durchgang von Wassertröpfchen zu verhindern, die durch diesen Sprühkopf entstehen, und einer Pegel regul atoreinrichtung (11) zum Steuern des Wasserflusses zu dem Sprühkopf, um den Wasserpegel in dem Container zu regeln.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung zur Aufrechterhaltung der bewegbaren Halterungseinrichtung in einer vorbestimmten

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Mindesthöhe über der aufzureißenden Oberfläche unabhängig von der Oberflächenkonfiguration eine Abtast- und Vergleichseinheit (15) zum Abtasten der Höhe der bewegbaren Halterungseinrichtung über der Oberfläche aufweist und zum Vergleichen mit einer vorbestimmten Höhe, und eine Regeleinrichtung zum Steuern eines Fluiddruckantriebes, welcher die Höhe der bewegbaren Halterungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiches steuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

ein Wassersaugsystem zur Entfernung von Wasser und Oberflächenschutt aus dem Bereich des Aufpralles des Wasserstrahles auf der aufzureißenden Oberfläche, die eine Ansaugöffnung aufweist, die den Skarifikationskopf umgibt, vorgesehen ist, weiterhin eine flexible Leitung (27), die diese Ansaugöffnung mit einem Reservoir (28) verbindet, das den Schutt aufnimmt und das Wasser davon abscheidet, weiterhin eine Einrichtung zum Erzeugen von Unterdruck in diesem Reservoir, und einen Zyklonschneider (30) zwischen diesem Reservoir und der Unterdruckerzeugunseinrichtung, die den Durchgang von Wassertröpfchen, die in dem Luftfluß vom Reservoir zu der Unterdruckerzeugungseinrichtung enthalten sind, verhindert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeiczhnet.daß
eine mehrstufige Wasserdruckerzeugungseinrichtung zur Druckerzeugung des Wassers, welches durch diese Düse läuft, angeordnet ist, wobei jeder Stufe eine entsprechende Entgasungseinrichtung vorgeschaltet ist.