EP3401444B1 - Schlitzwandgerät und verfahren zum erstellen eines schlitzes im boden - Google Patents

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EP3401444B1
EP3401444B1 EP17170545.2A EP17170545A EP3401444B1 EP 3401444 B1 EP3401444 B1 EP 3401444B1 EP 17170545 A EP17170545 A EP 17170545A EP 3401444 B1 EP3401444 B1 EP 3401444B1
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EP
European Patent Office
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trench
base frame
trench wall
clamping
wall apparatus
Prior art date
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EP17170545.2A
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English (en)
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EP3401444A1 (de
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Ludwig Andreas Huber
Leonhard Weixler
Olivier Pierre Dominique HAYE
Philippe Manuel DE SOUSA
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VSL International Ltd
Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
VSL International Ltd
Bauer Maschinen GmbH
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Publication date
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Priority to CA3004009A priority patent/CA3004009C/en
Priority to CN201810448208.8A priority patent/CN108867735A/zh
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/18—Anchoring or feeding in the borehole

Definitions

  • the invention relates to a trench wall device for creating a slot in the floor, comprising a base frame, at least one Bodenabtrags issued, which at a lower end portion of the base frame, a holding device at an upper end portion of the base frame, a clamping device with at least two opposing and laterally movable clamping elements and at least one Stellzylinder through which the clamping elements for clamping at least a portion of the slot wall device in the slot are laterally extendable, and a pressure device, by which a pressing force on the at least one Bodenabtrags adopted can be applied, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for creating a slot in the ground with a slot wall device, wherein a base frame of the slot wall device is held at an upper end portion by means of a holding means by means of at least one Bodenabtrags adopted, which is arranged at a lower end portion of the base frame, forming the slot Floor is removed, by means of a bracing at least two opposing clamping elements are extended by at least one actuating cylinder, wherein at least a portion of the Schlitzwandauss is braced in the slot and a pressing force is applied to the at least one Bodenabtrags observed by means of a pressure device, according to the preamble of claim 12th
  • slotted wall devices are known in particular as so-called trench wall milling with cutting wheels as Bodenabtrags noticed. These are usually suspended on a carrier device via a carrying cable. This is the case with such devices maximum pressure on the ground limited by the weight of the diaphragm wall unit.
  • a state of the art is from the EP 0 811 724 B1 and the DE 697 28 713 T2 known.
  • trench wall cutter lateral clamping elements are provided on a base frame with which the base frame clamped in the milling frame and the base frame can be fixed to the ground.
  • the cutting wheels are arranged on a vertically adjustable carrier unit, wherein the carrier unit can be pressed with the cutting wheels by means of vertically arranged hydraulic cylinder down when the base frame is clamped in the slot.
  • Au der DE 23 34 591 A1 goes out a drill gripper that can be braced in a borehole.
  • the drill grapple shells are opened and closed by a central hydraulic cylinder.
  • the EP 2 378 002 A1 shows a trench cutter, which is guided by means of guide shoes on a vertical pile.
  • a cutting wheel is diagonally adjustable under another cutting wheel.
  • a generic slotted wall unit goes out of the WO 2017/042 499 A2 out. Also in this trench wall device, the horizontal clamping cylinder must apply such a high pressure force on the wall of the slot that the trench wall device is not pressed by the propulsion force of the vertical jacking cylinder on the cutting wheels up.
  • the invention has for its object to provide a trench wall device and a method for creating a slot in the ground, wherein in a simple construction of the trench wall device in a particularly efficient manner, a high Andrucckraft can be applied to a Bodenabtrags worn.
  • the slotted wall device is characterized in that the clamping device are arranged with at least two clamping elements and the at least one clamping cylinder on an intermediate frame, which is displaceably mounted along the base frame, and that the pressure device between the intermediate frame and the base frame is arranged.
  • the inventive method for creating a slot in the bottom is characterized in that the bracing means are arranged with the at least two clamping elements and the at least one clamping cylinder on an intermediate frame which is slidably mounted along the base frame, that clamped by the bracing of the intermediate frame and opposite is set to the ground and that by means of the pressure device of the base frame is pressed with the Bodenabtrags worn down.
  • a basic idea of the invention is that, when processing harder soil material, a substantial part of the weight of the trench wall device continues to act on the soil removal device, a pressure force being essentially additionally applied by the pressure device.
  • the base frame on which the trench wall device is suspended or supported remains connected to the Bodenabtrags issued, while against the surrounding walls of the slot clamping only a relatively small intermediate frame takes place at which the plate-like clamping elements and the at least one clamping cylinder are arranged.
  • the base frame with the Bodenabtrags is slidably mounted on the intermediate frame.
  • the pressure device is arranged between the intermediate frame and the base frame, so that in this way in addition to the weight of the base frame and the Bodenabtrags adopted a pressing force is applied. So since the pressure device only an additional Andrucckraft has applied, this can be designed more compact and overall cost.
  • a preferred embodiment of the trench wall device according to the invention is that the intermediate frame is slidably mounted on an outer side of the base frame. On the outside of the base frame corresponding guide and sliding means may be provided for the intermediate frame.
  • the base frame it is particularly preferred for the base frame to have a box-type bearing section along which the intermediate frame is mounted and displaceably guided.
  • the bearing section on the base frame can have a smaller cross section than adjacent areas of the base frame.
  • the bearing portion is particularly designed so that the intermediate frame is slidably mounted between an upper position and a lower position along the vertical or the longitudinal axis of the base frame.
  • a clearance is preferably formed on the bearing portion, in which the clamping device with the clamping elements and the adjusting cylinders are arranged so that they do not protrude in their outer dimensions in a retracted position does not extend beyond the outer periphery of the base frame.
  • the intermediate frame has a staple-like base slide on which the clamping elements are mounted displaceably.
  • the base carriage of the intermediate frame thus constitutes a sleeve-like component which, in particular, surrounds the box-like bearing section in the manner of a clip.
  • the particular plate-like clamping elements which are relatively large in area and in width largely correspond to a width of the broad side of the base frame, are arranged on an outer side of the base carriage.
  • Between the base carriage and the clamping elements of at least one actuating cylinder is arranged, which is preferably a hydraulically operated actuating cylinder, a so-called hydraulic cylinder.
  • a single clamping element and in particular a pair of clamping elements can be provided, which are adjustable by means of a single actuating cylinder between the retracted rest position and the extended clamping position. It is particularly advantageous according to a development of the invention that a plurality of actuating cylinders between the clamping elements and the base carriage are arranged.
  • a plurality of actuating cylinders between the clamping elements and the base carriage are arranged.
  • in plate-like clamping elements with a large area can be provided two, three, four or more actuating cylinder.
  • the actuating cylinder or cylinders can be arranged in a suitable manner, wherein the actuating forces can be translated via appropriate transmission mechanisms in a desired horizontal adjusting movement of the clamping elements.
  • a preferred embodiment of the trench wall device according to the invention is that a plurality of actuating cylinders are provided, which are arranged horizontally. As a result, the actuating forces of the actuating cylinder can be transmitted directly in the horizontal direction on the clamping elements.
  • more than two clamping elements such as two or four pairs of clamping elements can be provided, which are each actuated by adjusting cylinder.
  • the horizontal actuating cylinders can be arranged between the clamping elements and the intermediate frame or extend through the intermediate frame and are supported on both sides by clamping elements.
  • a further improvement in the applicability of the trench wall device is achieved in that a plurality of second actuating cylinders are provided, which are arranged inclined to the horizontal.
  • corresponding articulation or transmission mechanisms can be provided by which the obliquely directed actuating forces are converted in the desired manner into a horizontal adjusting movement of the clamping elements.
  • an oblique position of the plate-like clamping elements can be achieved via oblique actuating cylinder, which can be advantageous in certain cases for an extension and retraction of the slot wall device in or out of the ground.
  • each clamping element is adjustably connected via at least one pivot lever with the base slide.
  • the pressure device can be designed in any manner which is suitable for applying an additional pressure force to the soil removal device.
  • the pressure device is arranged between the base frame and the soil removal device.
  • the pressure device has a plurality of pressure cylinders.
  • the pressure cylinders are preferably operated hydraulically. In particular, two, three or four hydraulic pressure cylinders may be provided.
  • each pressure cylinder is attached on the one hand to the base frame and on the other hand to the base slide or a tensioning element.
  • a corresponding holder may be provided, on which the individual pressure cylinders are articulated.
  • the cylinder housing is attached to the base frame, while the free end of the cylinder piston is attached to the base carriage or one of the clamping elements.
  • the attachment can also be done via a swivel joint.
  • the pressure device with the pressure cylinders can be arranged above or below the intermediate frame.
  • the pressure cylinders are arranged inclined to the vertical, wherein by pressing the pressure cylinder, the base frame with the Bodenabtrags adopted is pressed down relative to the braced intermediate frame.
  • the inclination of the pressure cylinder to the vertical is preferably between 1 ° to 30 °, wherein the pressure cylinders are inclined in the direction of the intermediate frame to the outside. Due to this inclination, a certain force component is always generated during the application of the pressure force in the horizontal direction, through which the plate-shaped clamping elements are additionally pressed against the surrounding wall of the slot. hereby a further good positional fixation of the base frame is achieved in the slot even when applying high pressure forces on the Bodenabtrags adopted.
  • the trench wall device is designed as a trench wall cutter, wherein the soil removal device has at least one cutting wheel.
  • the soil removal device has at least one cutting wheel.
  • a plurality of cutting wheels in particular two pairs of cutting wheels, so a total of four cutting wheels are provided.
  • the trench wall cutter thus formed can continuously remove soil, wherein, depending on the embodiment, the removed soil material is discharged via suitable pumping means to the outside of the trimming slot or mixed in situ within the trimming slot with supplied suspension.
  • the trench wall device is designed as a diaphragm wall gripper, wherein the Bodenabtrags adopted comprises a gripper blade.
  • a diaphragm wall grab can be used for the discontinuous lifting of soil material.
  • the inventive design particularly high pressure forces can be generated, with which the gripper blade can penetrate particularly well in the soil to be removed.
  • An inventive slotted wall device 10 is formed as a trench cutter with a base frame 12, at the lower end of which two pairs of cutting wheels 22 are mounted as a soil removing means 20.
  • the trench wall device 10 is attached via a holding device 14, not shown, at the upper end of the base frame 12, in particular via a supporting cable, to a mast of a carrier vehicle, not shown.
  • the base frame 12 is provided along its outside with projecting, plate-shaped guide elements 13, which serve to guide the trench wall cutter in the Frässchlitz.
  • a clamping device 50 is formed with two opposite plate-shaped clamping elements 52.
  • the plate-shaped clamping elements 52 extend substantially over the entire longitudinal or broad side of the slot wall device 10, whereby a large-area support along the wall of the milled slot is achieved.
  • the slot is removed by a corresponding rotation of the cutting wheels 22 via hydraulic drives not shown on the base frame 12.
  • the removed soil material is pumped together with a support suspension, which is introduced into the forming slot, via a pumping means, not shown, on the base frame 12 and conveyed away over the surface.
  • the maximum pressing force of the trench wall device 10 on the Bodenabtrags worn 20 by the weight of the trench wall device 10 is predetermined and limited.
  • a pressure device 30 with pressure cylinders 32 is provided.
  • bracing device 50 and the pressure device 30 Construction and operation of the bracing device 50 and the pressure device 30 are described below in connection with the FIGS. 2 to 6 explained in more detail.
  • the bracing device 50 with the two plate-shaped clamping elements 52 is mounted on an intermediate frame 60 with a sleeve-shaped base carriage 62.
  • the base carriage 62 with its rectangular open cross-section is mounted axially along a longitudinal axis of the base frame 12 on the box-shaped bearing portion 16 of the base frame 12.
  • the sleeve-shaped base carriage 62 engages fitting the rectangular bearing portion 16, as from the Figures 3 and 5 particularly clear.
  • the bracing device 50 has for substantially horizontal adjustment of the plate-shaped clamping elements 52 between a retracted rest position and one in the Figures 3 and 4 shown clamping position a plurality, preferably four, first actuating cylinder 54. These extend substantially horizontally through recesses on the base carriage 62 and the bearing portion 16 between the two clamping elements 52 and are hinged thereto. Thus, the respectively parallel and oppositely disposed clamping element 52 serves as an abutment for the other clamping element 52.
  • the horizontal first actuating cylinder 54 contact neither the base carriage 62 nor the bearing portion 16.
  • the recesses 17 in the bearing portion 16 are designed as vertically oriented slots that a vertical displacement of the protruding first actuating cylinder 54 is made possible.
  • the clamping elements 52 are each connected via two mutually parallel pivot lever 64 pivotally connected to the base carriage 62. Furthermore, each two clamping elements 52 each second actuating cylinder 56 are arranged, which are arranged in an inclined position to the horizontal. The second actuating cylinder 56 are each hinged to an eye of the clamping element 52 and an eye on base carriage 62. By operating the second actuating cylinder 56, an orientation of the plate-shaped clamping elements 52 can be adjusted in deviation from the vertical.
  • a pressure device 30 with two hydraulic pressure cylinders 32 per clamping element 52 is provided above the tensioning device 30.
  • the pressure cylinders 32 extend from an eye 53 at the upper end of the clamping elements 52 to a holder 18, which are firmly connected to the base frame 12 of the trench wall device 10.
  • the cylinder housings 34 of the pressure cylinders 32 are attached to the bracket 18 while the respective pistons 36 extend to the tension members 52.
  • the tensioning device 50 is shown in a tensioned state, whereby no additional pressure force is applied to the soil removal device 20 via the pressure device 30.
  • the pressure force applied by the pressure cylinders 32 adds to the weight force of the base frame 12, which is still present at the soil removal device 20.
  • a relatively high pressure force can be applied to the soil removal device 20, in particular to the cutting wheels 22.
  • the recesses 17 in the bearing section 16 are designed as vertically directed slots.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schlitzwandgerät zum Erstellen eines Schlitzes im Boden, mit einem Grundrahmen, mindestens einer Bodenabtragseinrichtung, welche an einem unteren Endbereich des Grundrahmens, einer Halteeinrichtung an einem oberen Endbereich des Grundrahmens, einer Verspanneinrichtung mit mindestens zwei gegenüberliegenden und seitlich verfahrbaren Spannelementen sowie mindestens einem Stellzylinder, durch welchen die Spannelemente zum Verspannen mindestens eines Teiles des Schlitzwandgerätes im Schlitz seitlich ausfahrbar sind, und einer Andruckeinrichtung, durch welche eine Andruckkraft auf die mindestens eine Bodenabtragseinrichtung aufbringbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden mit einem Schlitzwandgerät, wobei mittels einer Halteeinrichtung ein Grundrahmen des Schlitzwandgeräts an einem oberen Endbereich gehalten wird, mittels mindestens einer Bodenabtragseinrichtung, welche an einem unteren Endbereich des Grundrahmens angeordnet ist, unter Ausbilden des Schlitzes Boden abgetragen wird, mittels einer Verspanneinrichtung mindestens zwei gegenüberliegende Spannelemente durch mindestens einen Stellzylinder seitlich ausgefahren werden, wobei zumindest ein Teil des Schlitzwandgerätes im Schlitz verspannt wird und mittels einer Andruckeinrichtung eine Andruckkraft auf die mindestens eine Bodenabtragseinrichtung aufgebracht wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
  • Derartige Schlitzwandgeräte sind insbesondere als sogenannte Schlitzwandfräsen mit Fräsrädern als Bodenabtragseinrichtung bekannt. Diese sind üblicherweise an einem Trägergerät über ein Tragseil aufgehängt. Damit ist bei solchen Geräten die maximale Andruckkraft auf dem Boden durch das Gewicht des Schlitzwandgerätes beschränkt.
  • Beim Bearbeiten von härterem Boden, etwa bei Gestein oder Felsen, kann es jedoch erforderlich sein, eine höhere Andruckkraft auf die Fräsräder aufzubringen. Dies kann grundsätzlich von außerhalb des Bodenschlitzes durch Hubtische oder entsprechende Hydraulikzylinder an dem Trägergerät erfolgen. In diesem Fall wird jedoch ein entsprechend massives Gestänge zur Übertragung der Axialkräfte auf das Schlitzwandgerät benötigt, was insgesamt sehr kostenaufwändig ist.
  • Ein Stand der Technik ist aus der EP 0 811 724 B1 und der DE 697 28 713 T2 bekannt. Bei dieser bekannten Schlitzwandfräse sind an einem Grundrahmen seitliche Spannelemente vorgesehen, mit welchen der Grundrahmen im Fräsrahmen verspannt und der Grundrahmen am Boden festgelegt werden kann. Die Fräsräder sind an einer vertikal verstellbaren Trägereinheit angeordnet, wobei die Trägereinheit mit den Fräsrädern mittels vertikal angeordneter Hydraulikzylinder nach unten gedrückt werden kann, wenn der Grundrahmen im Schlitz festgespannt ist.
  • Bei dieser bekannten Schlitzwandfräse ist eine Vielzahl von horizontal ausfahrbaren Spannelementen vorzusehen, da der wesentliche Teil der Schlitzwandfräse gegenüber den Wänden des Schlitzes verspannt wird. Damit wird auch ein erheblicher Teil des Gewichtes der Schlitzwandfräse von den seitlichen Wänden des Schlitzes aufgefangen. Das so seitlich abgeführte Gewicht der Schlitzwandfräse steht somit als Andruckkraft für die Fräsräder nicht mehr zur Verfügung. Die Andruckeinrichtung mit den Hydraulikzylindern muss entsprechend groß ausgelegt werden, so dass diese einerseits die fehlende Gewichtsandruckkraft des Schlitzwandgerätes kompensieren und andererseits eine zusätzliche Andruckkraft auf die Fräsräder aufbringen können.
  • Au der DE 23 34 591 A1 geht ein Bohrgreifer hervor, der in einem Bohrloch verspannt werden kann. Die Bohrgreiferschalen werden durch einen zentralen Hydraulikzylinder geöffnet und geschlossen.
  • Die EP 2 378 002 A1 zeigt eine Schlitzwandfräse, welche mittels Führungsschuhen an einem vertikalen Pfahl geführt ist. Ein Fräsrad ist schräg unter ein anderes Fräsrad verstellbar.
  • Ein gattungsgemäßes Schlitzwandgerät geht aus der WO 2017/042 499 A2 hervor. Auch bei diesem Schlitzwandgerät müssen die horizontalen Spannzylinder eine so hohe Andruckkraft auf die Wand des Schlitzes aufbringen, dass das Schlitzwandgerät durch die Vortriebskraft der vertikalen Vortriebszylinder auf die Fräsräder nicht nach oben gedrückt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlitzwandgerät und ein Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden anzugeben, wobei bei einem einfachen Aufbau des Schlitzwandgerätes in besonders effizienter Weise eine hohe Andrucckraft auf eine Bodenabtragseinrichtung aufgebracht werden kann.
  • Die Aufgabe wird nach der Erfindung zum einen durch ein Schlitzwandgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Schlitzwandgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verspanneinrichtung mit mindestens zwei Spannelementen und dem mindestens einen Spannzylinder an einem Zwischenrahmen angeordnet sind, welche entlang dem Grundrahmen verschiebbar gelagert ist, und dass die Andruckeinrichtung zwischen dem Zwischenrahmen und dem Grundrahmen angeordnet ist.
  • Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden dadurch gekennzeichnet, dass die Verspanneinrichtung mit den mindestens zwei Spannelementen und dem mindestens einen Spannzylinder an einem Zwischenrahmen angeordnet sind, welche entlang dem Grundrahmen verschiebbar gelagert ist, dass durch die Verspanneinrichtung der Zwischenrahmen verspannt und gegenüber dem Boden festgelegt wird und dass mittels der Andruckeinrichtung der Grundrahmen mit der Bodenabtragseinrichtung nach unten gedrückt wird.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, dass beim Bearbeiten von härterem Bodenmaterial weiterhin ein wesentlicher Teil des Gewichtes des Schlitzwandgerätes auf die Bodenabtragseinrichtung wirkt, wobei durch die Andruckeinrichtung im Wesentlichen zusätzlich eine Andruckkraft aufgebracht wird.
  • Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der Grundrahmen, an welchem das Schlitzwandgerät aufgehängt oder gehaltert ist, weiter mit der Bodenabtragseinrichtung verbunden bleibt, während gegenüber den umgebenden Wänden des Schlitzes eine Verspannung nur eines relativ kleinen Zwischenrahmens erfolgt, an dem die plattenartigen Spannelemente und der mindestens eine Spannzylinder angeordnet sind. Dabei ist der Grundrahmen mit der Bodenabtragseinrichtung verschiebbar an dem Zwischenrahmen gelagert.
  • Auf diese Weise kann auch bei einer Verspannung des Schlitzwandgerätes im Schlitz weiterhin ein Großteil des Gewichtes des Schlitzwandgerätes auf die Bodenabtragseinrichtung einwirken. Die Andruckeinrichtung ist dabei zwischen dem Zwischenrahmen und dem Grundrahmen angeordnet, so dass hierdurch zusätzlich zum Gewicht des Grundrahmens und der Bodenabtragseinrichtung eine Andruckkraft aufgebracht wird. Da also die Andruckeinrichtung lediglich eine zusätzliche Andrucckraft aufzubringen hat, kann diese kompakter und insgesamt kostengünstiger ausgelegt werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schlitzwandgerätes besteht darin, dass der Zwischenrahmen an einer Außenseite des Grundrahmens verschiebbar gelagert ist. An der Außenseite des Grundrahmens können entsprechende Führungs- und Gleiteinrichtungen für den Zwischenrahmen vorgesehen sein.
  • Besonders bevorzugt ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass der Grundrahmen einen kastenartigen Lagerabschnitt aufweist, entlang welchem der Zwischenrahmen gelagert und verschiebbar geführt ist. Der Lagerabschnitt am Grundrahmen kann dabei einen kleineren Querschnitt aufweisen, als angrenzende Bereiche des Grundrahmens. Der Lagerabschnitt ist insbesondere so ausgebildet, dass der Zwischenrahmen zwischen einer oberen Position und einer unteren Position entlang der Vertikalen oder der Längsachse des Grundrahmens verschiebbar gelagert ist. Zudem wird vorzugsweise an dem Lagerabschnitt ein Freiraum gebildet, in welchem die Verspanneinrichtung mit den Spannelementen und den Stellzylindern so angeordnet sind, dass diese in ihren Außenabmessungen in einer eingezogenen Position nicht über den Außenumfang des Grundrahmens hinausragen. Bei entsprechender Betätigung der Verspanneinrichtung werden die Spannelemente seitlich ausgefahren, wobei diese aus der zurückgezogenen Position in eine nach außen vorragende Spannposition verfahren sind.
  • Eine besonders kompakte Anordnung wird nach einer Abwandlung der Erfindung dadurch erzielt, dass der Zwischenrahmen einen klammerartigen Grundschlitten aufweist, an welchem die Spannelemente verschiebbar gelagert sind. Der Grundschlitten des Zwischenrahmens stellt so ein hülsenartiges Bauteil dar, welches insbesondere den kastenartigen Lagerabschnitt klammerartig umgreift. Die insbesondere plattenartigen Spannelemente, welche relativ großflächig ausgebildet sind und in ihrer Breite weitgehend einer Breite der Breitseite des Grundrahmens entsprechen, sind an einer Außenseite des Grundschlittens angeordnet. Zwischen dem Grundschlitten und den Spannelementen ist der mindestens eine Stellzylinder angeordnet, welcher vorzugsweise ein hydraulisch betriebener Stellzylinder, ein sogenannter Hydraulikzylinder, ist.
  • Grundsätzlich kann lediglich ein einziges Spannelement und insbesondere ein Paar von Spannelementen vorgesehen sein, welche mittels eines einzelnen Stellzylinders zwischen der rückgezogenen Ruheposition und der ausgefahrenen Spannposition verstellbar sind. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass mehrere Stellzylinder zwischen den Spannelementen und dem Grundschlitten angeordnet sind. Insbesondere bei plattenartigen Spannelementen mit großer Fläche können zwei, drei, vier oder mehr Stellzylinder vorgesehen sein. Durch eine relativ große Zahl von Stellzylindern wird der Bauraum eines einzelnen Stellzylinders kleiner, wobei insgesamt aber weiterhin hohe Stellkräfte zu erzielen sind.
  • Grundsätzlich können der oder die Stellzylinder in einer geeigneten Weise angeordnet sein, wobei die Stellkräfte über entsprechende Übertragungsmechanismen in eine gewünschte horizontale Stellbewegung der Spannelemente übersetzt werden können.
  • Eine bevorzugte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Schlitzwandgerätes besteht darin, dass mehrere Stellzylinder vorgesehen sind, welche horizontal angeordnet sind. Hierdurch können die Stellkräfte der Stellzylinder unmittelbar in horizontaler Richtung auf die Spannelemente übertragen werden. Insbesondere können auch mehr als zwei Spannelemente, etwa zwei oder vier Paare von Spannelementen vorgesehen sein, welche jeweils über Stellzylinder betätigt werden. Die horizontalen Stellzylinder können zwischen den Spannelementen und dem Zwischenrahmen angeordnet sein oder sich durch den Zwischenrahmen hindurch erstrecken und sich beidseitig an Spannelementen abstützen.
  • Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Einsetzbarkeit des Schlitzwandgerätes wird dadurch erreicht, dass mehrere zweite Stellzylinder vorgesehen sind, welche geneigt zur Horizontalen angeordnet sind. Dabei können entsprechende Anlenk- oder Übertragungsmechanismen vorgesehen sein, durch welche die schräg gerichteten Stellkräfte in gewünschter Weise in eine horizontale Stellbewegung der Spannelemente umgesetzt werden. Zudem kann über schräg stehende Stellzylinder auch eine Schrägstellung der plattenartigen Spannelemente erreicht werden, was in bestimmten Fällen für ein Ein- und Ausfahren des Schlitzwandgerätes in beziehungsweise aus dem Boden vorteilhaft sein kann.
  • Weiterhin wird eine hohe Anpassbarkeit des Schlitzwandgerätes dadurch erreicht, dass jedes Spannelement über mindestens einen Schwenkhebel mit dem Grundschlitten verstellbar verbunden ist. Hierdurch können auch bei einem begrenzten Bauraum relativ hohe Übersetzungskräfte erzeugt werden.
  • Grundsätzlich kann die Andruckeinrichtung in einer beliebigen Weise ausgeführt sein, welche geeignet ist, eine zusätzliche Andruckkraft auf die Bodenabtragseinrichtung aufzubringen. Die Andruckeinrichtung ist zwischen dem Grundrahmen und der Bodenabtragseinrichtung angeordnet.
  • Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Andruckeinrichtung mehrere Andruckzylinder aufweist. Die Andruckzylinder sind vorzugsweise hydraulisch betrieben. Es können insbesondere zwei, drei oder vier hydraulische Andruckzylinder vorgesehen sein.
  • Nach einer Variante der Erfindung ist es bevorzugt, dass jeder Andruckzylinder einerseits an dem Grundrahmen und andererseits an dem Grundschlitten oder einem Spannelement angebracht ist. An dem Grundrahmen kann eine entsprechende Halterung vorgesehen sein, an welcher die einzelnen Andruckzylinder gelenkig angebracht sind. Vorzugsweise ist an dem Grundrahmen das Zylindergehäuse angebracht, während das freie Ende des Zylinderkolbens am Grundschlitten oder einem der Spannelemente befestigt ist. Die Befestigung kann ebenfalls über ein Schwenkgelenk erfolgen. Die Andruckeinrichtung mit den Andruckzylindern kann oberhalb oder unterhalb des Zwischenrahmens angeordnet sein.
  • Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Andruckzylinder geneigt zur Vertikalen angeordnet sind, wobei durch Betätigen der Andruckzylinder der Grundrahmen mit der Bodenabtragseinrichtung relativ zu dem verspannten Zwischenrahmen nach unten drückbar ist. Die Neigung der Andruckzylinder zur Vertikalen beträgt vorzugsweise zwischen 1° bis 30°, wobei die Andruckzylinder in Richtung des Zwischenrahmens nach außen geneigt sind. Durch diese Neigung wird beim Aufbringen der Andruckkraft stets eine gewisse Kraftkomponente auch in horizontaler Richtung erzeugt, durch welche die plattenförmigen Spannelemente zusätzlich gegen die umgebende Wand des Schlitzes gedrückt werden. Hierdurch wird auch beim Aufbringen hoher Andruckkräfte auf die Bodenabtragseinrichtung eine weiter gute Lagefixierung des Grundrahmens im Schlitz erreicht.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Schlitzwandgerät als eine Schlitzwandfräse ausgebildet ist, wobei die Bodenabtragseinrichtung mindestens ein Fräsrad aufweist. Vorzugsweise sind mehrere Fräsräder, insbesondere zwei Paare von Fräsrädern, also insgesamt vier Fräsräder vorgesehen. Die so gebildete Schlitzwandfräse kann kontinuierlich Boden abtragen, wobei je nach Ausführungsform das abgetragene Bodenmaterial über geeignete Pumpeinrichtungen nach außerhalb des Frässchlitzes abgeführt oder innerhalb des Frässchlitzes mit zugeführter Suspension in situ vermengt wird.
  • Alternativ ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Schlitzwandgerät als ein Schlitzwandgreifer ausgebildet ist, wobei die Bodenabtragseinrichtung eine Greiferschaufel aufweist. Ein Schlitzwandgreifer kann zum diskontinuierlichen Ausheben von Bodenmaterial eingesetzt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können besonders hohe Andruckkräfte erzeugt werden, mit welchen die Greiferschaufel besonders gut in den abzutragenden Boden eindringen kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schlitzwandgeräts in einem verkleinerten Maßstab;
    Fig. 2
    eine perspektivische Detailansicht einer Verspanneinrichtung des Schlitzwandgerätes von Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Seitenansicht der Verspanneinrichtung von Fig. 2 in einem verspannten Zustand;
    Fig. 4
    eine Seitenansicht der Verspanneinrichtung von Fig. 3 im verspannten Zustand und beim Erzeugen einer Andruckkraft nach unten;
    Fig. 5
    eine Explosionsdarstellung der Verspanneinrichtung der Figuren 2 bis 4; und
    Fig. 6
    eine weitere perspektivische Ansicht der Verspanneinrichtung der Figuren 2 bis 5 in einem teilweise zerlegten Zustand.
  • Ein erfindungsgemäßes Schlitzwandgerät 10 gemäß Fig. 1 ist als eine Schlitzwandfräse mit einem Grundrahmen 12 ausgebildet, an dessen unterem Ende zwei Paare von Fräsrädern 22 als eine Bodenabtragseinrichtung 20 angebracht sind. Das Schlitzwandgerät 10 wird über eine nicht näher dargestellte Halteeinrichtung 14 am oberen Ende des Grundrahmens 12, insbesondere über ein Tragseil, an einem Mast eines nicht dargestellten Trägerfahrzeuges angebracht.
  • Der Grundrahmen 12 ist entlang seiner Außenseite mit vorstehenden, plattenförmigen Führungselementen 13 versehen, welche zur Führung der Schlitzwandfräse in dem Frässchlitz dienen. In einem Zwischenbereich des Grundrahmens 12, insbesondere in der unteren Hälfte und nahe an der Bodenabtragseinrichtung 20 an einem Lagerabschnitt 16, ist eine Verspanneinrichtung 50 mit zwei gegenüberliegenden plattenförmigen Spannelementen 52 ausgebildet. Die plattenförmigen Spannelemente 52 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Längs- oder Breitseite des Schlitzwandgeräts 10, wodurch eine großflächige Abstützung entlang der Wand des gefrästen Schlitzes erreicht wird. Der Schlitz wird durch eine entsprechende Rotation der Fräsräder 22 über nicht näher dargestellte Hydraulikantriebe am Grundrahmen 12 abgetragen. Das abgetragene Bodenmaterial wird zusammen mit einer Stützsuspension, welches in den sich bildenden Schlitz eingeleitet ist, über eine nicht dargestellte Pumpeinrichtung am Grundrahmen 12 abgepumpt und nach über Tage abgefördert.
  • In einem normalen Betrieb ist die maximale Andruckkraft des Schlitzwandgerätes 10 auf die Bodenabtragseinrichtung 20 durch das Gewicht des Schlitzwandgerätes 10 vorgegeben und begrenzt. Um etwa beim Auftreffen auf ein härteres Gesteinsmaterial eine Andruckkraft auf die Bodenabtragseinrichtung 20 zu erhöhen, ist eine Andruckeinrichtung 30 mit Andrückzylindern 32 vorgesehen.
  • Aufbau und Funktionsweise der Verspanneinrichtung 50 sowie der Andruckeinrichtung 30 werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 6 näher erläutert.
  • Die Verspanneinrichtung 50 mit den beiden plattenförmigen Spannelementen 52 ist an einem Zwischenrahmen 60 mit einem hülsenförmigen Grundschlitten 62 gelagert. Der Grundschlitten 62 mit seinem rechteckigen offenen Querschnitt ist axial entlang einer Längsachse des Grundrahmens 12 an dem kastenförmigen Lagerabschnitt 16 des Grundrahmens 12 gelagert. Der hülsenförmige Grundschlitten 62 umgreift dabei passend den rechteckigen Lagerabschnitt 16, wie aus den Figuren 3 und 5 besonders deutlich hervorgeht.
  • Die Verspanneinrichtung 50 weist zum im Wesentlichen horizontalen Verstellen der plattenförmigen Spannelementen 52 zwischen einer eingezogenen Ruheposition und einer in den Figuren 3 und 4 dargestellten Spannposition mehrere, vorzugsweise vier, erste Stellzylinder 54 auf. Diese erstrecken sich im Wesentlichen horizontal durch Ausnehmungen an dem Grundschlitten 62 und dem Lagerabschnitt 16 zwischen den beiden Spannelementen 52 und sind an diesen gelenkig angebracht. Somit dient das jeweils parallel und gegenüberliegend angeordnete Spannelement 52 als Widerlager für das andere Spannelement 52. Vorzugsweise kontaktieren die horizontalen ersten Stellzylinder 54 dabei weder den Grundschlitten 62 noch den Lagerabschnitt 16. Die Ausnehmungen 17 in dem Lagerabschnitt 16 sind als vertikal gerichtete Langlöcher ausgeführt, so dass eine Vertikalverschiebung der hindurchragenden ersten Stellzylinder 54 ermöglicht wird.
  • Die Spannelemente 52 sind jeweils über zwei parallel zueinander angeordnete Schwenkhebel 64 gelenkig mit dem Grundschlitten 62 verbunden. Weiterhin sind je Spannelement 52 jeweils zwei zweite Stellzylinder 56 angeordnet, welche in einer geneigten Position zur Horizontalen angeordnet sind. Die zweiten Stellzylinder 56 sind jeweils an einem Auge des Spannelements 52 und einem Auge an Grundschlitten 62 angelenkt. Durch Betätigung der zweiten Stellzylinder 56 kann eine Ausrichtung der plattenförmigen Spannelemente 52 in Abweichung von der Vertikalen eingestellt werden.
  • Zum Erzeugen einer Andruckkraft auf die Bodenabtragseinrichtung 20 ist oberhalb der Verspanneinrichtung 30 eine Andruckeinrichtung 30 mit je zwei hydraulischen Andruckzylindern 32 je Spannelement 52 vorgesehen. Die Andruckzylinder 32 erstrecken sich von einem Auge 53 am oberen Ende der Spannelemente 52 bis zu einer Halterung 18, welche fest mit dem Grundrahmen 12 des Schlitzwandgerätes 10 verbunden sind.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Zylindergehäuse 34 der Andruckzylinder 32 an der Halterung 18 angebracht, während sich die jeweiligen Kolben 36 zu den Spannelementen 52 erstrecken.
  • In den Figuren 2 und 3 ist die Verspanneinrichtung 50 in einem verspannten Zustand dargestellt, wobei über die Andruckeinrichtung 30 keine zusätzliche Andruckkraft auf die Bodenabtragseinrichtung 20 aufgetragen wird.
  • Durch Einfahren der Andruckzylinder 32, wobei die Kolben 36 in die Zylindergehäuse 34 eingefahren werden, werden die Halterungen 18 und der damit starr verbundene Grundrahmen 12 gegenüber den nach außen ausgefahrenen Spannelementen 52, welche an der Wand des Schlitzes verspannt und damit festgelegt sind, axial nach unten gedrückt. Dabei gleitet der Grundrahmen 12 mit seinem Lagerabschnitt 16 relativ zu dem Grundschlitten 62 des Zwischenrahmens 60 nach unten, wie anschaulich in Fig. 4 dargestellt wird. Somit kann durch Einfahren der Andruckzylinder 32 eine Andruckkraft auf den Grundrahmen 12 und die an der Unterseite des Grundrahmens 12 angebrachte Bodenabtragseinrichtung 20 aufgebracht werden. Gleichzeitig kann der Grundrahmen 12 gegenüber der verspannten Spanneinrichtung 50 und dem Grundschlitten 62 nach unten verfahren werden. Somit addiert sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung die von den Andruckzylindern 32 aufgebrachte Andruckkraft zu der Gewichtskraft des Grundrahmens 12, die weiterhin an der Bodenabtragseinrichtung 20 ansteht. Insgesamt kann so nach der Erfindung eine relativ hohe Andruckkraft auf die Bodenabtragseinrichtung 20, insbesondere auf die Fräsräder 22 aufgebracht werden.
  • Für ein relatives Verschieben der Verspanneinrichtung 50 gegenüber dem Grundschlitten 12 mit dem Lagerabschnitt 16 sind die Ausnehmungen 17 in dem Lagerabschnitt 16 als vertikal gerichtete Langlöcher ausgeführt. Durch ein entsprechendes Ausfahren der Andruckzylinder 32 zurück in die Position gemäß Fig. 3 führen in umgekehrter Weise wieder zu einem Anheben und Verschieben des Grundrahmens 12 gegenüber dem Grundschlitten 62 des Zwischenrahmens 60, so dass die Bodenabtragseinrichtung 20 dann entsprechend entlastet wird.

Claims (12)

  1. Schlitzwandgerät zum Erstellen eines Schlitzes im Boden, mit
    - einem Grundrahmen (12),
    - mindestens einer Bodenabtragseinrichtung (20), welche an einem unteren Endbereich des Grundrahmens (12) angeordnet ist,
    - einer Halteeinrichtung (14) zum Aufhängen des Schlitzwandgeräts (10) an einem oberen Endbereich des Grundrahmens (12),
    - einer Verspanneinrichtung (50) mit mindestens zwei gegenüberliegenden und seitlich verfahrbaren Spannelementen (52) sowie mindestens einem Stellzylinder (54), durch welchen die Spannelemente (52) zum Verspannen zumindest eines Teiles des Schlitzwandgerätes (10) im Schlitz seitlich gegen eine Wand des Schlitzes ausfahrbar sind, und
    - einer Andruckeinrichtung (30), durch welche eine Andruckkraft auf die mindestens eine Bodenabtragseinrichtung (20) aufbringbar ist,
    - wobei die Verspanneinrichtung (50) mit den mindestens zwei plattenartigen Spannelementen (52) und dem mindestens einen Spannzylinder (54) an einem Zwischenrahmen (60) angeordnet sind, welcher entlang dem Grundrahmen (12) an einem kastenartigen Lagerabschnitt (16) verschiebbar gelagert ist, und
    - wobei die Andruckeinrichtung (30) zwischen dem Zwischenrahmen (60) und dem Grundrahmen (12) angeordnet ist und mehrere Andruckzylinder (32) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Andruckzylinder (32) geneigt zur Vertikalen angeordnet sind, wobei durch Betätigen der Andruckzylinder (32) der Grundrahmen (12) mit der Bodenabtragseinrichtung (20) relativ zu dem verspannten Zwischenrahmen (60) nach unten drückbar ist und dass jeder geneigte Andruckzylinder (32) einerseits an dem Grundrahmen (12) und andererseits an einem der plattenförmigen Spannelemente (52) gelenkig angebracht ist.
  2. Schlitzwandgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zwischenrahmen (60) an einer Außenseite des Grundrahmens (12) verschiebbar gelagert ist.
  3. Schlitzwandgerät nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zwischenrahmen (60) entlang dem kastenartigen Lagerabschnitt (16) gelagert und verschiebbar geführt ist.
  4. Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zwischenrahmen (60) einen klammerartigen Grundschlitten (62) aufweist, an welchem die Spannelemente (52) verschiebbar gelagert sind.
  5. Schlitzwandgerät nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere Stellzylinder (54) zwischen den Spannelementen (52) und dem Grundschlitten (62) angeordnet sind.
  6. Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere erste Stellzylinder (54) vorgesehen sind, welche horizontal angeordnet sind.
  7. Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere zweite Stellzylinder (56) vorgesehen sind, welche geneigt zur Horizontalen angeordnet sind.
  8. Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jedes Spannelement (52) über mindestens einen Schwenkhebel (64) mit dem Grundschlitten (62) verstellbar verbunden ist.
  9. Schlitzwandgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Andruckzylinder (32) oberhalb des Zwischenrahmens (60) angeordnet sind.
  10. Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass dieses als eine Schlitzwandfräse ausgebildet ist, wobei die Bodenabtragseinrichtung (20) mindestens ein Fräsrad (22) aufweist.
  11. Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass dieses als ein Schlitzwandgreifer ausgebildet ist, wobei die Bodenabtragseinrichtung eine Greiferschaufel aufweist.
  12. Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden mit einem Schlitzwandgerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei
    - mittels einer Halteeinrichtung (14) ein Grundrahmen (12) des Schlitzwandgeräts (10) an einem oberen Endbereich gehalten wird,
    - mittels mindestens einer Bodenabtragseinrichtung (20), welche an einem unteren Endbereich des Grundrahmens (12) angeordnet ist, unter Ausbilden des Schlitzes Boden abgetragen wird,
    - mittels einer Verspanneinrichtung (50) mindestens zwei gegenüberliegende Spannelemente (52) durch mindestens einen Stellzylinder (54) seitlich gegen eine Wand des Schlitzes ausgefahren werden, wobei zumindest ein Teil des Schlitzwandgerätes (10) im Schlitz verspannt wird, und
    - mittels einer Andruckeinrichtung (30) eine Andruckkraft auf die mindestens eine Bodenabtragseinrichtung (20) aufgebracht wird,
    - wobei die Verspanneinrichtung (50) mit den mindestens zwei plattenartigen Spannelementen (52) und dem mindestens einen Spannzylinder (54) an einem Zwischenrahmen (60) angeordnet sind, welcher entlang dem Grundrahmen (12) an einem kastenartigen Lagerabschnitt (16) verschiebbar gelagert ist,
    - wobei durch die Verspanneinrichtung (50) der Zwischenrahmen (60) verspannt und gegenüber dem Boden festgelegt wird und
    - wobei mittels der Andruckeinrichtung (30) mit mehreren Andruckzylindern (32) der Grundrahmen (12) mit der Bodenabtragseinrichtung (20) am unteren Endbereich nach unten gedrückt wird
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Andruckzylinder (32) geneigt zur Vertikalen angeordnet sind, wobei durch Betätigen der Andruckzylinder (32) der Grundrahmen (12) mit der Bodenabtragseinrichtung (20) relativ zu dem verspannten Zwischenrahmen (60) nach unten gedrückt wird, und dass jeder geneigte Andruckzylinder (32) einerseits an dem Grundrahmen (12) und andererseits an einem der plattenförmigen Spannelemente (52) gelenkig angebracht ist.
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