EP3926099B1

EP3926099B1 - Rüttleranordnung zum herstellen von stopfsäulen und verfahren zum herstellen von stopfsäulen

Info

Publication number: EP3926099B1
Application number: EP20209372.0A
Authority: EP
Inventors: Alexander Degen; Wilhelm Degen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2023-09-13
Anticipated expiration: 2037-07-17
Also published as: DE102016113140A1; PH12019500300A1; US10961678B2; US20210388569A1; CA3030067A1; ES2966101T3; CN110036156A; EP3926099A1; EP3485097B1; EP3926099C0; US20190169813A1; PL3926099T3; JP2019525044A; US20230121538A1; US11970832B2; EP3485097A2; WO2018011435A2; WO2018011435A3; CA3030067C

Description

Die Erfindung betrifft eine Rüttleranordnung zum Herstellen von Stopfsäulen sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Rüttleranordnung.
Stopfsäulen sind ins Erdreich eingebrachte Materialsäulen, die im Bauwesen dazu eingesetzt werden, die Bodeneigenschaften für eine anschließende Bebauung zu verbessern. Zur Herstellung von Stopfsäulen können Rüttleranordnungen eingesetzt werden, die mit Hilfe von Vibrationen teilweise in den Boden eindringen und ein Bohrloch im Erdreich erzeugen. Anschließend wird über die Rüttleranordnung Material, wie zum Beispiel Trockenbeton, Recyclingbeton, Geröll, Sand, Kies oder ein Gemisch daraus in das Bohrloch geleitet und das Material anschließend verdichtet. Durch mehrfache Wiederholung dieses Vorganges wird die Stopfsäule aus Material Stück für Stück bis zur Oberfläche des Erdreiches verfüllt. Der benötigte Zeitaufwand für die Herstellung von Stopfsäulen wird maßgeblich durch den Zeitaufwand zum Beschicken der Rüttleranordnung und zum Verfüllen der Stopfsäulen bestimmt.
Bekannte Rüttleranordnungen haben den Nachteil, dass nur eine begrenzte Menge an Material pro Zeiteinheit in das Bohrloch geleitet werden kann.
Die US 2012/0041650 A1 betrifft die Herstellung von Steinsäulen. Hierbei sind ein Trichter, eine Steinkammer, ein Zuführungsrohr, ein Spaltrohr, ein Fördergefäß und ein Vibrationssondenmechanismus an einem Kran aufgehängt. Das Fördergefäß wird mit Steinen befüllt, seitlich neben dem Zuführungsrohr nach oben befördert und in den Trichter entleert. Nach dem Öffnen eines Steinventils fallen die Steine aus dem Trichter in die Steinkammer. Wenn der Trichter geleert ist, wird das Steinventil geschlossen und die Steinkammer wird unter Druck gesetzt. Eine Kombination aus dem Druck in der Steinkammer, der Schwerkraft und der Wirkung des Vibrationssondenmechanismus bewirkt, dass die Steine durch das Zuführungsrohr und das Spaltrohr nach außen befördert und durch den Vibrationssondenmechanismus seitlich in den umgebenden Boden verdrängt werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann also darin gesehen werden, eine verbesserte Rüttleranordnung und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Rüttleranordnung zu schaffen, die es erlauben, mehr Material pro Zeiteinheit in das Bohrloch zu leiten.
Die genannte Aufgabe wird durch eine Rüttleranordnung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 17 gelöst. Unterschiedliche Beispiele und Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In einem Beispiel einer Rüttleranordnung weist die Rüttleranordnung ein Silorohr mit einer Längsachse sowie einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf. Darüber hinaus kann die Rüttleranordnung eine Rüttlereinheit, die mechanisch mit dem Silorohr gekoppelt ist, sowie eine Einfüllanordnung aufweisen, die am ersten Ende in das Silorohr mündet und dazu ausgebildet ist, Material aufzunehmen und in das Silorohr zu leiten. Ferner kann die Rüttleranordnung eine Versorgungseinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, Material in die Einfüllanordnung der Rüttleranordnung zu fördern, wobei die Versorgungseinheit zumindest derart am Silorohr oder an der Einfüllanordnung angeordnet ist, dass sie sich parallel zur Längsachse des Silorohres bewegen kann. Die Versorgungseinheit weist zumindest einen Materialbehälter auf, der dazu ausgebildet ist, Material aufzunehmen und in die Einfüllanordnung abzugeben, wobei der zumindest eine Materialbehälter ein Schütttrichter ist. Der Schütttrichter weist zwei zueinander flächensymmetrische Materialgruben auf, die so ausgebildet sind, dass sich eingefülltes Material auf beide Materialgruben gleichmäßig verteilt und der Schwerpunkt der Versorgungseinheit auch in einem befüllten Zustand mit der Längsachse zusammenfällt.
Ein beispielhaftes Verfahren zum Betrieb einer Rüttleranordnung nach Anspruch 17 weist folgende Schritte auf: Bereitstellen einer Rüttleranordnung Rüttleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit Silorohr und Versorgungseinheit, Aufsetzen des Silorohres auf einen Untergrund, Herstellen eines Bohrloches durch zyklisches auf und ab bewegen des Silorohres zumindest auf dem Untergrund oder im Bohrloch und Versorgen des Silorohres durch die Versorgungseinheit mit Material zum Verfüllen des Bohrloches, wobei die Bewegungen der Versorgungseinheit entlang des Silorohres unabhängig von den Bewegungen des Silorohres gesteuert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von den in den Figuren dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Beispiele und Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen.

Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Rüttleranordnung;
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Rüttleranordnung mit vier Kanälen;
Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der beispielhaften Rüttleranordnung in Figur 2;
Figur 4 zeigt eine Schnittansicht der beispielhaften Rüttleranordnung in den Figuren 2 und 3;
Figur 5 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften Rüttleranordnung mit einem Kanal;
Figur 6 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften Rüttleranordnung mit zwei Kanälen;
Figur 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Rüttleranordnung;
Figur 8 zeigt eine perspektivische Detailansicht eines oberen Teils einer beispielhaften Rüttleranordnung;
Figur 9 zeigt eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Rüttleranordnung;
Figur 10 zeigt eine weitere Schnittdarstellung der beispielhaften Rüttleranordnung in Figur 9;
Figur 11 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Versorgungseinheit;
Figur 12 zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte Rüttleranordnung mit einer Versorgungseinheit;
Figur 13 zeigt einen oberen Teil einer weiteren beispielhaften Rüttleranordnung;
Figur 14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Schütttrichters;
Figur 15 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des beispielhaften Schütttrichters in Figur 14;
Figur 16 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften Rüttleranordnung mit einem Schütttrichter;
Figur 17 zeigt eine Detailansicht eines Ventils des Schütttrichters in Figur 16;
Figur 18 zeigt eine Detailansicht eines weiteren beispielhaften Ventils des Schütttrichters in Figur 16;
Figur 19 zeigt einen Schütttrichter mit Federbeinen an einer Rüttleranordnung;
Figur 20 zeigt eine Detailansicht des Schütttrichters in Figur 19 mit einer Führungsvorrichtung;
Figur 21 zeigt beispielhafte Verfahren zum Befüllen der Rüttleranordnung mit Material.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleicher bzw. ähnlicher Bedeutung bzw. Funktion.
Figur 1 zeigt zwei Schnittdarstellungen einer beispielhaften Rüttleranordnung. Die Rüttleranordnung kann ein Silorohr 110 mit einer Längsachse 101 und einem ersten Ende 111 und einem zweiten Ende 112 aufweisen. Das Silorohr 110 und eine Einfüllanordnung 150 können rotationssymmetrisch zur Längsachse 101 sein. Das Silorohr 110 ist der Teil der Rüttleranordnung, der dazu ausgebildet ist, beim Betrieb der Rüttleranordnung zumindest teilweise in das Erdreich einzudringen. Am ersten Ende 111 des Silorohres 110 kann die Einfüllanordnung 150 angeordnet sein, welche in das erste Ende 111 des Silorohres 110 mündet und die dazu ausgebildet sein kann, Material aufzunehmen und in das Silorohr 110 zu leiten. Die Einfüllanordnung 150 und das Silorohr 110 können in jeweils einer Querschnittsebene unterschiedliche Querschnittsformen und Querschnittsgrößen aufweisen. Die Querschnittsebenen können senkrecht zur Längsachse 101 des Silorohres 110 verlaufen. Das Material kann beispielsweise Geröll, Sand, Kies oder ein Gemisch daraus sein.
Das Silorohr 110 kann vom ersten Ende 111 bis zum zweiten Ende 112 und parallel zur und/oder entlang der Längsachse 101 des Silorohres 110 in wenigstens zwei Kanäle 121 und 122 geteilt sein. In Figur 1 sind zwei solche Kanäle dargestellt. Die Kanäle 121 und 122 können beispielsweise durch einen Steg 131 voneinander getrennt sein. Die Kanäle 121 und 122 können auch gasdicht voneinander getrennt sein und können in einer Querschnittsebene, die senkrecht zur Längsachse 101 des Silorohres 110 angeordnet ist, wenigstens annäherungsweise gleiche Flächeninhalte aufweisen.
Die Einfüllanordnung 150, die in das erste Ende 111 des Silorohres 110 mündet kann eine oder mehrere Kammern aufweisen. Im dargestellten Beispiel weist die Einfüllanordnung 150 zwei Kammern 151 und 152 auf. Die Anzahl der Kammern kann in Abhängigkeit der Anzahl an Kanälen im Silorohr 110 gewählt werden. Im dargestellten Beispiel sind die Kammern 151 und 152 gasdicht voneinander getrennt. Jeweils eine Kammer 151 oder 152 der Einfüllanordnung 150 kann mit jeweils einem Kanal 121 oder 122 des Silorohres 110 verbunden sein. Über die Kammern 151 und 152 der Einfüllanordnung 150 kann Material in die Kanäle 121 und 122 des Silorohres 110 geleitet werden. Die Kammern 151 und 152 können dazu ausgebildet sein, eine vordefinierte Menge an Material aufzunehmen und in die Kanäle 121 und 122 des Silorohres 110 abzugeben. Die Kammern 151 und 152 können einen oder mehrere Trichter 153 aufweisen, die das Befüllen der Kammern 151 und 152 erleichtern.
Im Beispiel der Figur 1 kann jede der Kammern 151 und 152 der Einfüllanordnung 150 sowohl durch jeweils ein erstes Ventil 154 und 155 als auch durch jeweils ein zweites Ventil 156 und 157 geöffnet oder geschlossen werden. Jeweils die ersten Ventile 154 und 155 bilden mit jeweils den zweiten Ventilen 156 und 157 eine gasdichte Schleuse. Sie können das Silorohr 110 und die Kammern 151 und 152 gegenüber der äußeren Umgebung gasdicht verschließen. Durch abwechselndes Öffnen und Schließen der ersten Ventile 154 und 155 und der zweiten Ventile 156 und 157 wie es bereits von Druckschleusen bekannt ist, ist es möglich, die Einfüllanordnung 150 mit Material zu befüllen und gleichzeitig zu verhindern, dass Gas unkontrolliert aus dem Silorohr 110 heraus oder in das Silorohr 110 hineinströmt. Das Gas kann beispielsweise Druckluft oder ein unter Druck stehendes Gasgemisch sein.
Die Rüttleranordnung kann eine Rüttlereinheit 140 aufweisen, die am zweiten Ende 112 und wahlweise auch teilweise im Inneren des Silorohres 110 angeordnet und/oder mit diesem mechanisch gekoppelt sein kann. Die Rüttlereinheit 140 kann mechanische Schwingungen erzeugen, die sich hauptsächlich in Querrichtung des Silorohres 110 ausbreiten. Die Rüttlereinheit 140 kann im Betrieb mit der Rüttlereinheit 140 voraus in das Erdreich eindringen. Die Kanäle 121 und 122 des Silorohres 110 können axial zur Längsachse 101 um die Rüttlereinheit 140 angeordnet sein. In der linken Abbildung der Figur 1 sind die Ventile 154 und 155 geöffnet und es kann Material aus dem Trichter 153 in die Kammern 151 und 152 fließen. Die Ventile 156 und 157 sind geschlossen. In der rechten Abbildung der Figur 1 sind die Ventile 156 und 157 geöffnet und es kann Material aus den Kammern 151 und 152 in das Silorohr 110, insbesondere in die Kanäle 121 und 122 fließen. Die Ventile 154 und 155 sind geschlossen. Die Kanäle 121 und 122 können derart ausgebildet sein, dass sie sich möglichst platzsparend an eine Außenkontur der Rüttlereinheit 140 anpassen beziehungsweise anschmiegen.
Figur 2 und 3 zeigen perspektivische Ansichten des Silorohres 110 in einem weiteren Beispiel. Das Silorohr 110 kann einen oder mehrere Kanäle 121, 122, 123 und 124 (in den Figuren sind vier Kanäle dargestellt) aufweisen und kann einen oder mehrere Versorgungskanäle aufweisen, die parallel zur Längsachse 101 und teilweise im Inneren des Silorohres 110 verlaufen. Im dargestellten Beispiel weist das Silorohr 110 vier Versorgungskanäle auf. In Figur 3 sind zwei von vier Versorgungskanälen 125 und 126 zu sehen. Die Versorgungskanäle 125 und 126 können im Silorohr 110 gasdicht und beispielsweise über einen Steg 131 oder ein Rohr von den Kanälen 121, 122, 123 und 124 des Silorohres 110 getrennt sein. Im Inneren der Versorgungskanäle 125 und 126 können Leitungen, wie beispielsweise Druckluftleitungen, Elektroleitungen, Hydraulikleitungen, Datenleitungen oder Wasserleitungen angeordnet sein. Beispielsweise kann die Rüttlereinheit 140 über eine Elektroleitung, die vom ersten Ende 111 des Silorohres 110 durch die Versorgungskanäle zur Rüttlereinheit 140 führt mit elektrischer Spannung versorgt werden. In einem Beispiel der Rüttleranordnung kann durch die Versorgungskanäle 125 und 126 oder durch eine Wasserleitung, die in den Versorgungskanälen 125 und 126 liegt, Wasser zum zweiten Ende 112 des Silorohres 110 geleitet werden. Die Rüttleranordnung kann außerdem für jeden Kanal 121, 122, 123 und 124 des Silorohres 110 separate Kompressoren zur Drucklufterzeugung aufweisen. Die Versorgungskanäle können um die Rüttlereinheit 140 angeordnet und gleichmäßig verteilt sein.
Die Versorgungskanäle 125 und 126 oder die Leitungen in den Versorgungskanälen 125 und 126 können im Bereich der Rüttlereinheit 140 in zumindest einen der Kanäle 121, 122, 123 und 124 des Silorohres 110 münden. Alternativ dazu können die Versorgungskanäle 125 und 126 oder die Leitungen in den Versorgungskanälen 125 und 127 auch im Bereich des ersten Endes 111 des Silorohres 110 in zumindest einen der Kanäle 121, 122, 123 und 124 des Silorohres 110 münden. Ferner ist es möglich, dass zumindest ein Teil der Versorgungskanäle 125 und 126 oder der Leitungen in den Versorgungskanälen 125 und 126 am zweiten Ende 112 des Silorohres 110 aus diesem herausführen. Darüber hinaus können die Versorgungskanäle 125 und 126 oder die Leitungen in den Versorgungskanälen 125 und 126 an mehreren Stellen in die Kanäle 121, 122, 123 und 124 des Silorohres 110 münden.
In Figur 4 ist eine Schnittansicht des Silorohres 110 dargestellt. Der Figur 4 kann entnommen werden, dass das Silorohr 110 vier Kanäle 121, 122, 123 und 124 aufweist. Die Kanäle 121, 122, 123 und 124 des Silorohres 110 können um die Rüttlereinheit 140 herumgeführt werden und die Rüttlereinheit 140 einschließen. Die Versorgungskanäle 125 und 126 können ebenfalls um die Rüttlereinheit 140 angeordnet sein. Über einen Versorgungskanal 127 kann die Rüttlereinheit 140 mit elektrischem Strom versorgt werden. Über den Versorgungskanal 125 wird Druckluft im Bereich einer Ebene 160 in den Kanal 121 eingeleitet. Außerdem kann im Bereich einer Ebene 161, die senkrecht zur Längsachse 101 des Silorohres 110 angeordnet ist Druckluft in den Kanal 121 eingeleitet werden. Das Silorohr 110 nach Figur 4 kann in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse 101 orientiert ist, einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Durch die kreisförmige Anordnung ist es möglich, mehrere Versorgungskanäle im Silorohr 110 unterzubringen. Im dargestellten Beispiel sind das die Versorgungskanäle 125, 126, 127, 128, 129, 171, 172, 173 und 174. Über die Versorgungskanäle 125, 126, 127, 128, 129, 171, 172, 173 und 174 kann beispielsweise Wasser in das Bohrloch geleitet werden.
Figur 5 zeigt eine Schnittansicht eines beispielhaften Silorohres 110 mit nur einem Kanal 121 und zwei Versorgungskanälen 125 und 126. Über den Versorgungskanal 126 kann die Rüttlereinheit 140 mit elektrischem Strom versorgt werden. Über den Versorgungskanal 125 wird Druckluft im Bereich einer Ebene 160 in den Kanal 121 eingeleitet. Außerdem kann im Bereich einer Ebene 161, die senkrecht zur Längsachse 101 des Silorohres 110 angeordnet ist Druckluft in den Kanal 121 eingeleitet werden. Es ist möglich zwischen einer Druckluftzuführung im Bereich der Ebene 160 und einer Druckluftzuführung im Bereich der Ebene 161 auszuwählen und sie unabhängig voneinander zu steuern.
Figur 6 zeigt eine Schnittansicht eines beispielhaften Silorohres 110 mit zwei Kanälen 123 und 124 und zwei Versorgungskanälen 125 und 126. Über den Versorgungskanal 127 kann die Rüttlereinheit 140 mit elektrischem Strom versorgt werden. Über die Versorgungskanäle 125 und 126 kann Druckluft im Bereich der Ebene 160 und/oder in der Ebene 161 in jeweils einen der Kanäle 123 und 124 eingeleitet werden. Die Kanäle 123 und 124 sind voneinander gasdicht getrennt und können von jeweils einem eigenen Kompressor und unabhängig voneinander mit Druckluft versorgt werden. Dadurch kann gewährleistet werden, dass beide Kanäle 123 und 124 mit dem gleichen Druck und dem gleichen Volumenstrom der Druckluft versorgt werden können. Ein Verstopfen eines einzelnen Kanals kann dadurch zuverlässig verhindert werden. Der Druck und der Volumenstrom der Druckluft können in beiden Kanälen 123 und 124 unterschiedlich sein. Alternativ dazu kann die Druckluftzufuhr zu den beiden Kanälen über einen gemeinsamen Kompressor erfolgen. In diesem Fall kann ein Ventil eingesetzt werden, dass den Druck und den Volumenstrom der Druckluft auf beide Kanäle, insbesondere gleichmäßig verteilt. Es soll verhindert werden, dass durch einen der beiden Kanäle 123 oder 124 wesentlich mehr Druckluft entweicht als über den anderen Kanal 123 oder 124.
Die im Zusammenhang mit den Figuren 1-6 beschriebene Rüttleranordnung kann zum Herstellen von Stopfsäulen eingesetzt werden. Zu diesem Zweck kann die Rüttleranordnung mit der Einfüllanordnung 150 an einem Kran oder einer anderen Hebeeinrichtung (nicht dargestellt) aufgehängt werden. Anschließend kann die Rüttleranordnung mit dem Kran an die gewünschte Position der Stopfsäule befördert werden. Die Rüttlereinheit 140 kann eingeschaltet werden und das zweite Ende 112 des Silorohres 110 mit dem Erdreich in Kontakt gebracht werden. Unter Einwirkung des Eigengewichts der Rüttleranordnung und der durch die Rüttlereinheit 140 erzeugten Schwingungen dringt das Silorohr 110 der Rüttleranordnung bis in eine vordefinierte Tiefe in das Erdreich ein und erzeugt dadurch ein Bohrloch (nicht dargestellt). Während des Eindringens des Silorohres 110 in das Erdreich kann am zweiten Ende 112 des Silorohres 110 Wasser ausgeblasen werden. Durch diese Maßnahme wird das zweite Ende 112 des Silorohres 110 gekühlt und das Bohrloch frei gehalten. Das Wasser kann auch zwischen dem Silorohr 110 und dem Erdreich und vom zweiten Ende 112 des Silorohres 110 in Richtung der Erdoberfläche abfließen. Dadurch kann die Reibung zwischen Silorohr 110 und dem Erdreich reduziert werden.
Sobald das Silorohr 110 bis in die vordefinierte Tiefe in das Erdreich eingedrungen ist, kann der Kran die Rüttleranordnung um eine vordefinierte Strecke aus dem Bohrloch heben und Material aus den Kanälen 121 und 122 des Silorohres 110 in das Bohrloch leiten. Das Material kann unter der Einwirkung von Gas, insbesondere von Druckluft aus den Kanälen 121 und 122 gefördert werden. In einem Beispiel wird in die Kanäle 121 und 122 im Bereich des ersten Endes 112 des Silorohres 110 über eine oder mehrere obere Druckluftzuführungen Druckluft eingeleitet. Die Anzahl der oberen Druckluftzuführungen kann in Abhängigkeit der Anzahl an Kanälen 121 und 122 im Silorohr 110 gewählt werden. Im Inneren der Kanäle 121 und 122 entsteht dadurch ein Überdruck, der dazu führt, dass das Material in den Kanälen 121 und 122 in das Bohrloch gedrückt wird. Gleichzeitig wird durch die Zuleitung von Druckluft in die Kanäle 121 und 122 ein Eindringen von Erdreich und Schlamm in die Kanäle 121 und 122 verhindert. Zusätzlich können im Bereich der Ebene 160, die sich zwischen der Rüttlereinheit 140 und dem ersten Ende des Silorohres 110 befindet eine oder mehrere untere Druckluftzuführungen (nicht dargestellt) in die Kanäle 121 und 122 des Silorohres 110 münden und Druckluft zumindest teilweise in die Kanäle 121 und 122 oder über die Kanäle 121 und 122 aus dem zweiten Ende 112 des Silorohres 110 heraus leiten. Die Ebene 160 kann senkrecht zur Längsachse 101 angeordnet sein. Die Anzahl der unteren Druckluftzuführungen kann in Abhängigkeit der Anzahl an Kanälen 121 und 122 im Silorohr 110 gewählt werden. Die Leitung oder der Versorgungskanal 125 oder 126, der im Bereich des zweiten Endes 112 Silorohres 110 Druckluft in die Kanäle 121 und 122 einleitet kann auch als Injektionsleitung bezeichnet werden.
Der Einsatz einer Injektionsleitung hat den Effekt, dass das Material aus den Kanälen 121 und 122 vom Luftstrom mitgerissen wird und ein Verkeilen der Materialteile aufgrund von Dilatanz vermieden oder abgeschwächt werden kann. Unter Dilatanz wird eine Zunahme des Volumens und damit eine Zunahme der Viskosität eines Granulats, wie Material verstanden. Die Dilatanz tritt bei dichtgelagertem granularem Material auf, auf das große Scherkräfte wirken. Dies ist der Fall, insofern das Material nur über die obere Druckluftzuführung aus den Kanälen 121 und 122 ausgeblasen wird. In der Folge kommt es zu einer Verstopfung der Kanäle 121 und 122 im Bereich des zweiten Endes 112 des Silorohres 110. Durch den zusätzlichen Einsatz der Injektionsleitung kann ein ungehindertes Ausleiten des Materials aus den Kanälen 121 und 122 in das Bohrloch gewährleistet werden. Der Druck und der Volumenstrom, der über die Injektionsleitung in die Kanäle 121 und 122 eingeleitet wird, kann gesteuert werden. In Abhängigkeit der Beschaffenheit des Materials kann der Druck und der Volumenstrom in der Injektionsleitung (untere Druckluftzuführung) geregelt werden. Zusätzlich können auch der Druck und der Volumenstrom der oberen Druckluftzuführung geregelt werden. Durch Zuführung von Druckluft über die obere Druckluftzuführung und/oder die untere Druckluftzuführung kann im Silorohr 110 ein Material-Luft-Gemisch entstehen. Durch die untere Druckluftzuführung kann der Anteil an Luft im Material-Luft-Gemisch gesteigert werden. In der Folge kommt es zu einer Auflockerung des Material-LuftGemisches, wodurch dessen Viskosität sinkt und das Material-Luft-Gemisch leichter aus dem Silorohr 110 ausgeleitet werden kann.
Nach dem Einleiten des Materials in das Bohrloch wird die Rüttleranordnung wieder um eine vordefinierte Strecke in das Bohrloch eingeführt und das eingeleitete Material dadurch seitlich in den Boden verstopft und verdichtet. Die beschriebenen Verfahrensschritte können sooft wiederholt werden bis die Stopfsäule im gewünschten Durchmesser fertiggestellt ist.
Figur 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Rüttleranordnung gemäß eines weiteren Beispiels. Diese Rüttleranordnung umfasst ein Silorohr 510, eine Einfüllanordnung 550 zum Beschicken des Silorohrs 510 mit Material und eine Versorgungseinheit 520 zum Zuführen von Material in die Einfüllanordnung 550. Das Material kann beispielsweise Geröll, Sand, Kies oder ein Gemisch daraus sein. Das Silorohr 510 weist eine Längsachse 501 sowie ein erstes Ende 511 und ein zweites Ende 512 auf. Das Silorohr 510 und die Einfüllanordnung 550 der Rüttleranordnung können rotationssymmetrisch zur Längsachse 501 sein. Die Einfüllanordnung 550 mündet am ersten Ende 511 in das Silorohr 510 und kann Material aufnehmen und in das Silorohr 510 leiten. Die Versorgungseinheit 520 kann Material zur Einfüllanordnung 550 des Silorohres 510 fördern und einfüllen. Zu diesem Zweck kann die Versorgungseinheit 520 zumindest derart am Silorohr 510 oder an der Einfüllanordnung 550 angeordnet sein, dass sich die Versorgungseinheit 520 parallel zur Längsachse 501 des Silorohres 510 bewegen kann. Die Rüttleranordnung kann eine Rüttlereinheit 540 aufweisen, die im Bereich des zweiten Endes 517 und im Inneren des Silorohres 510 angebracht sein kann.
Das Silorohr 510 kann wenigstens zwei Kanälen 513, 514 aufweisen, wie dies anhand von den Figuren 1-6 erläutert wurde. Dies ist allerdings nur ein Beispiel. Das Silorohr 510 kann auch so ausgebildet sein, dass es nur einen oder mehrere Kanäle aufweist.
Die Rüttleranordnung kann einen Tragrahmen 560 aufweisen, der an einer Seite der Einfüllanordnung 550 angeordnet ist, die der ersten Seite des Silorohres 510 abgewandt ist. Über den Tragrahmen 560, kann die Rüttleranordnung an einem Kran aufgehängt werden. Der Tragrahmen 560 kann als Gitterrohrrahmen konstruiert sein und eine oder mehrere Seilwinden 530 und 531 aufweisen. Die Seilwinden 530 und 531 können in ihrer Position und ihrer Orientierung zum Tragrahmen 560 am Tragrahmen 560 befestigt sein und Seile 532 und 533 aufweisen, die mit einem Ende an der jeweiligen Seilwinde 530 und 531 und mit einem weiteren Ende an der Versorgungseinheit 520 befestigt sind.
Im Beispiel der Figur 7 weist die Rüttleranordnung zwei Seilwinden 530 und 531 mit den Seilen 532 und 533 auf. Die Seile 532 und 533 können jeweils über eine Umlenkrolle 534 (eine weitere Umlenkrolle, die für die Seilwinde 531 am Tragrahmen 560 befestigt ist, ist nicht dargestellt), die am Tragrahmen 560 befestigt ist, geführt werden. Darüber hinaus können die Seile 532 und 533 über weitere Umlenkrollen 535, 536, 538 und 539, die an der Versorgungseinheit 520 befestigt sind, geführt werden. Der Tragrahmen 560 und die Versorgungseinheit 520 können jeweils einen Querschnitt senkrecht zur Längsachse 501 des Silorohres 510 aufweisen, Die Querschnitte des Tragrahmens 560 und der Versorgungseinheit 520 können von rechteckiger Form sein. Für eine möglichst stabile, insbesondere gegenüber der Längsachse 501 verdrehstabile Führung der Versorgungseinheit 520 am Silorohr 510 und an der Einfüllanordnung 530 können die Umlenkrollen 534, 535, 536, 538, 539 und die weitere Umlenkrolle möglichst weit entfernt von der Längsachse 501 des Silorohres am Tragrahmen 560 und an der Versorgungseinheit 520 angeordnet sein.
Die Seile 532 und 533 können von den Seilwinden 530 und 531 aufgewickelt oder abgewickelt werden. Unter der Voraussetzung, dass das Silorohr 510 annähernd senkrecht zum Erdreich steht, kann sich die Versorgungseinheit 520 beim Abwickeln der Seile 532 und 533 von den Seilwinden 530 und 531 entlang der Längsachse 501 des Silorohres 510 vom Tragrahmen 560 weg bewegen. Beim Aufwickeln gilt Umgekehrtes. Alternativ zu dem beschriebenen Seilwindenkonzept kann die Rüttleranordnung auch drei oder mehr Seilwinden aufweisen. In einem Beispiel kann die Rüttleranordnung vier Seilwinden aufweisen, wodurch ein Verkippen der Versorgungseinheit 520 auch ohne den Einsatz von Umlenkrollen gewährleistet werden kann. Die vier Seile der vier Seilwinden können an den Stellen direkt mit der Versorgungseinheit 520 mechanisch verbunden werden, an denen im vorherigen Beispiel die Umlenkrollen 535, 536, 538 und 539 montiert sind.
In einem Beispiel der Rüttleranordnung kann das Silorohr 510 der Rüttleranordnung durch das Silorohr 110 ersetzt werden, das im Zusammenhang mit den Figuren 1 - 6 beschrieben wurde. Die Rüttleranordnung kann über eine Umlenkrolle 570 an einem Kran oder einem Bagger aufgehängt werden. Die Umlenkrolle 570 kann auch als Rollenkopf bezeichnet werden.
In Figur 8 ist eine beispielhafte Rüttleranordnung in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Figur 8 kann entnommen werden, dass die Versorgungseinheit 520 ein Gitterrohrahmen sein kann, in dem ein oder mehrere Materialbehälter 521 oder 522 angeordnet sind. Die Versorgungseinheit 520 kann die Einfüllanordnung 550 der Rüttleranordnung umgeben und an dieser angeordnet sein. Die Versorgungseinheit 520 kann Führungselemente 523 aufweisen, die an einer Außenseite der Einfüllanordnung 550 anliegen und die Versorgungseinheit 520 an der Einfüllanordnung 550 führen. Die Einfüllanordnung 550 und das Silorohr 510 können senkrecht zur Längsachse 501 des Silorohres 510 unterschiedliche Querschnittsflächen und Querschnittsformen aufweisen. Beispielsweise kann das Silorohr 510 einen kreisrunden Querschnitt und die Einfüllanordnung 550 eine elliptische Form aufweisen.
Die Führungselemente 523 können so ausgeführt sein, dass sie sich an die unterschiedlichen Querschnitte anpassen können und die Versorgungseinheit 520 sowohl an der Einfüllanordnung 550 als auch am Silorohr 510 führen können. Beispielsweise können die Führungselemente 523 Rollen oder Kufen sein, die mit einer Feder senkrecht zur Längsachse 501 des Silorohres 510 gegen die Einfüllanordnung 550 oder das Silorohr 510 gedrückt werden. In einem Beispiel der Rüttleranordnung können die Führungselemente 523 auch derart ausgeführt sein, dass sich die Versorgungseinheit 520 nicht um die Längsachse 501 des Silorohres 510 verdrehen kann. Beispielsweise können die Führungselemente 523 ein Schienensystem aufweisen. Es ist auch möglich, dass sowohl das Silorohr 501 als auch die Versorgungseinheit 520 an einem Mäkler (nicht dargestellt) angeordnet und geführt ist.
In den Figuren 9 und 10 ist die Versorgungseinheit 520 im Schnitt dargestellt. Die Längsachse 501 kann im Betrieb der Rüttleranordnung parallel zu einer Wirkrichtung der Schwerkraft und/oder somit annähernd senkrecht zur Erdoberfläche stehen. Die beiden Materialbehälter 521 und 522 können bezogen auf die Längsachse 501 des Silorohres 510 auf gegenüberliegenden Seiten des Silorohres 510 angeordnet sein. Des weiteren kann durch die Ausgestaltung der beiden Materialbehälter 521 und 522 erreicht werden, dass das ihnen zugegebene Material in seiner Gewichtsverteilung zu ebenfalls annähernd gleichen Gewichtsteilen links und rechts von der Längsachse 501 liegt. Durch diese bezogen auf das Gewicht symmetrische Anordnung kann das Gewicht der Versorgungseinheit 520 so austariert werden, dass der Schwerpunkt der Versorgungseinheit 520 im Betrieb der Rüttleranordnung auf der Längsachse 501 des Silorohres 510 liegt und sich auch entlang dieser Längsachse 501 bewegt, sowohl im gefüllten als auch im leeren Zustand der Materialbehälter 521 und 522. Die Versorgungseinheit 520 überträgt dadurch kein Biegemoment auf das Silorohr 510 oder auf die Einfüllanordnung 550, welche zu einer zumindest unerwünschten aber oft auch unzulässigen Abweichung von der Vertikalität bei der Materialsäulenherstellung führen würden. Die Bauweise kann auch dafür sorgen, dass sich die Orientierung der Längsachse 501 in Bezug auf die Erdoberfläche auch unabhängig von einem Beladungszustand der Materialbehälter 521 und 522 nicht ändert. Die Materialbehälter 521 und 522 können auch durch einen als Integralbauteil ausgeführten Materialbehälter (nicht dargestellt) ersetzt werden. Die Ausführungen zu den Materialbehältern 521 und 522 gelten gleichermaßen für den Materialbehälter als Integralbauteil, der auch als Schütttrichter bezeichnet werden kann.
Den Figuren 9 und 10 ist darüber hinaus zu entnehmen, dass sich die Materialbehälter 521 und 522 in Richtung des Silorohres 510 verjüngen und in die Einfüllanordnung 550 münden können. In der Einfüllanordnung 550 ist für jeden Materialbehälter 521 und 522 ein Rohrstück 551 und 553 angeordnet, dass das Material vom Materialbehälter 521 und 522 zumindest in die Einfüllanordnung 550 oder in das Silorohr 510 leitet. An den Seiten der Rohrstücke 551 und 553, die dem Silorohr 510 zugewandt sind, kann jeweils ein Materialventil 552 oder 554 angeordnet sein, das den Zufluss von Material in das Silorohr 510 freigibt oder sperrt. Das Material in den Materialbehältern 521 und 522 kann über Verschlüsse, die in die Rohrstücke 551 und 553 münden, in die Einfüllanordnung 550 entleert werden. Die Verschlüsse können beispielsweise Klappverschlüsse, Kegelverschlüsse oder Schieberverschlüsse sein. Die Verschlüsse können sowohl aktive als auch passive Bauteile sein.
Die Figuren 11 und 12 zeigen eine beispielhafte Rüttleranordnung in einer perspektivischen Ansicht und in einer Draufsicht. Im dargestellten Beispiel weist das Silorohr 510 zwei Kanäle 521 und 522 auf, die sich entlang der Längsachse 501 des Silorohres 510 erstrecken und durch einen Steg 561 voneinander getrennt sind. Im Steg 561 und zwischen den beiden Kanälen 521 und 522 kann ein Versorgungskanal 525 angeordnet sein, der beispielsweise Druckluftleitungen, Wasserleitungen, Hydraulikleitungen oder Elektroleitungen aufnehmen kann. Der Versorgungskanal 525 kann auch für sich genommen eine Wasserleitung sein, die Wasser an das zweite Ende 512 des Silorohres 510 leitet.
In der beispielhaften Rüttleranordnung in Figur 12 ist zu sehen, dass die beiden Rohrstücke 551 und 553 versetzt zueinander im Silorohr 510 angeordnet sind. Diese Anordnung hat den Effekt, dass die Rohrstücke 551 und 553 weiter in das Innere des Silorohres 510 hineinragen können und dadurch das Befüllen des Silorohres 510 mit Material aus den Materialbehältern 521 und 522 erleichtert wird.
Im Betrieb der Rüttleranordnung kann das Silorohr 510 der Rüttleranordnung zumindest teilweise in das Erdreich eingedrungen sein. Bei der anschließenden Herstellung einer Stopfsäule wird über das Silorohr 510 Material in ein vom Silorohr 510 geformtes Bohrloch (nicht dargestellt) eingeleitet. Dazu wird die Versorgungseinheit 520 von den Seilwinden 530 und 531 entlang des Silorohres 510 bis zur Oberfläche des Erdreiches abgelassen. Die Seile 532 und 533 werden, während die Versorgungseinheit 520 auf dem Erdreich steht, von den Seilwinden 530 und 531 durch eine geringe Vorspannung straff gehalten.
Solange sich die Versorgungseinheit 520 auf dem Erdreich oder in der Nähe des Erdreiches befindet, können die Materialbehälter 521 und 522 beispielsweise durch einem Radlader mit Material befüllt werden. Bei einem Beispiel der Rüttleranordnung kann der Schütttrichter 610 derart ausgestaltet sein, dass er nur von einer Seite des Materialbehälters vollständig und ohne Einschränkung beladen werden kann. Gleiches gilt auch für eine beispielhafte Versorgungseinheit 520 mit zwei oder mehr Materialbehältern 521 und 522. In diesen Fällen können die Materialbehälter 521 und 522 derart ausgestaltet und miteinander mechanisch gekoppelt sein, dass von einer Seite der Versorgungseinheit 520 ausgehend alle Materialbehälter 521 und 522 der Versorgungseinheit 520 beladen werden können. Beispielsweise können die Materialbehälter 521 und 522 zu diesem Zweck trichterförmig ausgestaltet und über einen Kanal, der Material vom einen in den anderen Materialbehälter 521 und 522 leitet, miteinander verbunden sein.
Nachdem die Materialbehälter 521 und 522 beladen worden sind können sie von den Seilwinden 530 und 531 entlang des Silorohres 510 in Richtung des ersten Endes 511 des Silorohres 510 bis zur Einfüllanordnung 550 gezogen werden. Die Seilwinden 530 und 531 ziehen die Versorgungseinheit 520 exakt soweit zur Einfüllanordnung 550, dass die Materialbehälter 521 und 522 über die Verschlüsse in die Einfüllanordnung 550 entleert werden können. Über die Ventile 552 und 554 wird das Material dann zumindest teilweise in die Einfüllanordnung 550 oder in das Silorohr 510 geleitet. Nachdem das Material aus den Materialbehältern 521 und 522 zumindest teilweise in die Einfüllanordnung 550 oder in das Silorohr 510 geleitet worden ist, kann die Versorgungseinheit 520 von den Seilwinden 530 und 531 wieder in Richtung Boden bewegt werden. Dort können die Materialbehälter 521 und 522 erneut befüllt und zur Einfüllanordnung 550 der Rüttleranordnung befördert werden. Durch die auf der Rüttleranordnung montierten Seilwinden 530 und 531 kann die Rüttleranordnung unabhängig vom Befüllen der Materialbehälter 521 und 522 weiter in das Erdreich eindringen, das Bohrloch verfüllen oder das Material im Bohrloch verdichten. Dieser Vorgang kann so oft wiederholt werden, bis die Stopfsäule fertig verfüllt ist.
In einem Beispiel der Rüttleranordnung kann das Eintreiben des Silorohres 510, das Steuern der Seilwinden 530 und 531 und der Materialventile 552 und 554 von einer zumindest teilautomatisierten Steuerung (nicht dargestellt) übernommen werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Prozesses des Verfüllens des Bohrlochs und das Beschicken des Silorohres 510 mit Material gleichzeitig und ohne Koordinationsaufwand durch den Kranmaschinisten ablaufen können. Es ist dadurch möglich, größere Mengen an Material pro Zeiteinheit in das Silorohr 510 zu fördern als dies ohne eine solche Steuerung möglich wäre. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Prozesse des Verfüllens des Bohrlochs und das Beschicken des Silorohres 510 mit Material gleichzeitig ablaufen können.
Als Alternative zu den Seilwinden 530 und 531 kann die Versorgungseinheit 520 auch von einer weiteren Seilwinde entlang des Silorohres 510 bewegt werden. Diese Alternative kann auch als reitende Fahrweise der Versorgungseinheit 520 bezeichnet werden. Für eine verdrehsichere Anbringung und/ oder zur Seilführung beim Einsatz der weiteren Seilwinde kann die Rüttleranordnung über einen Doppelrollenkopf am Kran befestigt werden und elektronisch gesteuert werden. Die elektronische Steuerung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, dass eine Bewegung des Silorohres 510 in das Bohrloch hinein oder aus diesem heraus durch die weitere Seilwinde kompensiert wird. Ein Fahrer des Kranes kann die Rüttleranordnung über einfache Befehle komplett steuern. Ein manuelles und separates Steuern von Rüttler, Kran und Versorgungseinheit kann entfallen.
Beispielsweise kann die Versorgungseinheit 520 über die weitere Seilwinde so angesteuert werden, dass sich die Versorgungseinheit 520 nicht oder nur auf vordefinierte Weise relativ zum Silorohr 510 bewegt. Die Bewegungen des Silorohres 510 können mit den Bewegungen der Versorgungseinheit 520 synchronisiert sein. Bei dieser Alternative wird das Gewicht der Versorgungseinheit 520 durch die weitere Seilwinde aufgenommen. Die Versorgungseinheit 520 kann bei dieser Alternative nur ein sehr geringes bis gar kein Biegemoment auf zumindest das Silorohr 510 oder die Einfüllanordnung 550 übertragen werden. Der Schwerpunkt der Versorgungseinheit 520 kann deshalb auch außerhalb der Längsachse 501 liegen und sich außerhalb der Längsachse 501 bewegen ohne dass dabei ein nennenswertes Biegemoment auf Silorohr 510 oder Einfüllanordnung 550 entsteht.
In Figur 13 ist eine Oberseite einer beispielhaften Rüttleranordnung gezeigt, die die Umlenkrolle 570 sowie vier Seilwinden 571, 572, 573 und 574 aufweist. Über die Umlenkrolle 570 kann die Rüttleranordnung an einem Kran oder einem Bagger aufgehängt werden. Die in den Figuren 7 bis 12 dargestellten Rüttleranordnungen weisen jeweils zwei Seilwinden 530 und 531 auf, mit denen beispielsweise die Versorgungseinheit 520 entlang des Silorohres bewegt wird. Im Gegensatz dazu, weist die beispielhafte Rüttleranordnung in Figur 13 zusätzlich zwei weitere Seilwinden auf. Die dargestellten Seilwinden 571, 572, 573 und 574 werden zum Verfahren der Versorgungseinheit 520 verwendet. Die Seile der Seilwinden 571, 572, 573 und 574 können an den vier äußersten Ecken der Versorgungseinheit 520 befestigt sein um die Verdrehung der Versorgungseinheit um die Längsachse (in Fig. 13 nicht gezeigt) zu minimieren. Ein synchrones Auf- oder Abwickeln der Seilwinden 571, 572, 573 und 574 bewegt die Versorgungseinheit 520 entlang des Silorohres.
Figur 14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Schütttrichters 610. Der Schütttrichter 610 kann ein oder mehrere Materialgruben 621 und 622 sowie ein oder mehrere Führungsschienen 631 aufweisen. Durch die Führungsschienen kann der Schütttrichter 610 zumindest am Silorohr 510 oder an der Einfüllanordnung 550 geführt werden.
Die beiden Materialgruben 621 und 622 können parallel und mit einem vordefinierten Abstand zueinander angeordnet sein und flächensymmetrisch zueinander bezüglich einer vordefinierten Ebene sein. Jede der Materialgruben 621 und 622 kann eine erste Seitenfläche aufweisen, wobei die beiden ersten Seitenflächen echt parallel zueinander und auch parallel zur vordefinierten Ebene verlaufen. Die beiden Materialgruben 621 und 622 können über ein Ablaufblech 611 zu einem U-förmigen, insbesondere hufeisenförmigen Schütttrichter 610 mechanisch verbunden sein. Hierzu verbindet das Ablaufblech 611 die beiden ersten Enden der Materialgruben 621 und 622. Unter einem U-förmigen Schütttrichter 610 kann verstanden werden, dass dieser im eingebauten Zustand und während er sich zumindest entlang des Silorohres 510 oder der Einfüllanordnung 550 bewegt, zumindest das Silorohr 510 oder die Einfüllanordnung 550 U-förmig umgreift. Beispielsweise kann der U-förmige Schütttrichter 610 das Silorohr 510 oder die Einfüllanordnung 550 in einem Winkel von 160° bis 300°, einem Winkel von 160° bis 200° oder einem Winkel von ca. 180° umschließen. Gleiches gilt auch für einen hufeisenförmigen Schütttrichter.
Das Ablaufblech 611 kann in Form einer zweiseitigen Rampe ausgebildet sein. Jeweils eine Seite der zweiseitigen Rampe fällt in Richtung jeweils einer der Materialgruben 621 und 622 ab, sodass Material beim Einfüllen im Bereich des Ablaufbleches 611 auf die beiden Materialgruben 621 und 622 verteilt wird. Die höchste Stelle der zweiseitigen Rampe kann in der vordefinierten Ebene liegen und dadurch gleichzeitig parallel zu den beiden Seitenflächen angeordnet sein.
Der Schütttrichter 610 kann darüber hinaus in der Versorgungseinheit 520 untergebracht oder direkt von den Seilwinden 530 und 531 angelenkt werden. Der Schütttrichter 610 kann über die Seilwinden 530 und 531 in gleicher Weise, wie bereits im Zusammenhang mit der Versorgungseinheit 520 beschrieben wurde, angelenkt und bewegt werden. Beispielsweise kann der Schütttrichter 610 über Umlenkrollen an zumindest vier seiner äußeren Ecken aufgehängt und mit den Seilwinden 530 und 531 an der Rüttleranordnung entlang bewegt werden. Die Materialgruben 621 und 622 sind derart angeordnet, dass sie im montierten Zustand des Schütttrichters 610 an der Rüttleranordnung auf gegenüberliegenden Seiten zumindest des Silorohres 510 oder der Einfüllanordnung 550 angeordnet sind.
Das Ablaufblech 611 kann zur erleichterten Befüllung des Schütttrichters 610 dienen. Das Ablaufblech 611 kann so gestaltet sein, dass eine gleichmäßige Befüllung des Schütttrichters 610 begünstigt wird und sich das Material beim Einfüllen in den Schütttrichter 610 gleichmäßig auf beide Materialgruben 621 und 622 verteilt. Desweitern kann die geometrische Form der Materialgruben 621 und 622 so ausgelegt sein, dass das Material sich weitgehend so ablagert, dass sein Schwerpunkt annähernd in der Achse 501 liegt.
Figur 15 zeigt den Schütttrichter 610 in einer weiteren perspektivischen Ansicht. Jede der Materialgruben 621 und 622 kann einen oder mehrere Verschlüsse 641 und 642 aufweisen. Im dargestellten Beispiel sind die beiden Verschlüsse 641 und 642 Klappenverschlüsse, wobei der Verschluss 641 in geöffnetem Zustand dargestellt ist. Darüber hinaus können auch andere Verschlusstypen wie beispielsweise Kegelverschlüsse oder Schieberverschlüsse vorgesehen werden. Die Verschlüsse können aktive oder passive Bauteile sein und auch als Ventile bezeichnet werden.
In einem Beispiel können die Verschlüsse 641 und 642 federbelastete Verschlüsse, insbesondere Klappenventile sein. Diese können so ausgeführt sein, dass sie im geschlossenen Zustand bereits in deren Öffnungsrichtung vorgespannt sind. Dazu können Federn eingesetzt werden, die beim Schließen der Verschlüsse 641 und 642 gespannt werden. Nachdem der Schütttrichter 610 eine vordefinierte Position im Bereich der Einfüllanordnung 550 erreicht hat, können die Verschlüsse 641 und 642 über einen geeigneten Entriegelungsmechanismus entriegelt werden. Durch die Kraftwirkung der Federn öffnen sich die Verschlüsse 641 und 642 selbstständig und das Material kann aus dem Schütttrichter 610 heraus und in die Einfüllanordnung 550 hineinfließen. Verlässt der Schütttrichter 610 wieder seine vordefinierte Position im Bereich der Einfüllanordnung 550 können die Verschlüsse 641 und 642 durch eine geeignete mechanische Vorrichtung wieder selbsttätig und unter Spannen der Federn geschlossen werden.
Figur 16 zeigt eine Schnittansicht einer Rüttleranordnung mit einem Silorohr 651 sowie einer Längsachse 650 des Silorohres 651. An einer ersten Seite des Silorohres 651 ist eine Einfüllanordnung 652 am Silorohr 651 angeordnet. Die Einfüllanordnung 652 verläuft parallel zur Längsachse 650. Die Rüttleranordnung kann auch eine der im Übrigen beschriebenen Rüttleranordnungen sein.
Im dargestellten Beispiel befindet sich ein Schütttrichter 653 in einer vordefinierten Position an der Einfüllanordnung 652, in der Material aus dem Schütttrichter 653 in die Einfüllanordnung 652 fließen kann. Diese Position kann als Einfüllposition bezeichnet werden. Der Schütttrichter 653 kann der bereits beschriebene Schütttrichter 610 sein. Das Material kann über zumindest ein Ventil 660 aus dem Schütttrichter 653 selbstständig in die Einfüllanordnung 652 fließen oder in diese hinein gefördert werden, wobei das Ventil 660 ein Schieberventil mit einer Schieberplatte 662 sein kann. Das Ventil 660 kann auch ein Guillotine-Ventil sein oder als solches bezeichnet werden, wobei das Funktionsprinzip des Ventils dem einer Guillotine ähnelt. Es kann an der Einfüllanordnung 652 oder am Schütttrichter 653 angebracht sein. Ist das Ventil 660 am Schüttrichter 653 angebracht, so bewegt es sich im Betrieb auch mit diesem parallel zur Längsachse 650.
In Figur 17 ist eine Detailansicht des Ventils 660 zu sehen. Die Darstellung zeigt das Ventil 660 in der Einfüllposition des Schütttrichters 653. Das Ventil 660 ist deshalb in geöffnetem Zustand dargestellt und Material kann aus dem Schütttrichter 653 in die Einfüllanordnung 652 fließen. Das Ventil 660 kann im geschlossenen Zustand durch die Wirkung einer Feder 663 in Schließrichtung vorgespannt sein. Die Schließrichtung verläuft im dargestellten Beispiel parallel zur Längsachse 650 und vom ersten Ende des Silorohres 651 weg. Die Feder 663 kann mit einem ersten Ende mit der Schieberplatte 662 und mit einem zweiten Ende mit dem Schütttrichter 653 verbunden sein. Die Feder 663 kann mit ihrem zweiten Ende am Schütttrichter 653 gelagert sein. Die Vorspannung durch die Feder 663 ermöglicht ein zuverlässiges Schließen des Ventils 660, sofern sich der Schüttrichter 653 nicht an der vordefinierten Einfüllposition befindet sondern beispielsweise entlang der Rüttleranordnung bewegt wird. Bewegt sich der Schüttrichter 653 vom Silorohr 651 kommend in Richtung der Einfüllposition, so liegt eine der Feder 663 gegenüberliegende Seite der Schieberplatte 662 als erstes an einem Anschlagpunkt 664 an der Einfüllanordnung 652 an. Bewegt sich der Schüttrichter 653 dann weiter in Richtung der Einfüllposition wird die Schieberplatte 662 entgegen der Kraftwirkung der Feder 663 gedrückt. Dadurch bewegt sich eine Öffnung 665 in der Schieberplatte 662 ebenfalls entgegen der Kraftwirkung der Feder 663 und eröffnet einen Durchgang für Material aus dem Schütttrichter 653 in die Einfüllanordnung 652. Wird der Schütttrichter 653 von der vordefinierten Einfüllposition weg bewegt so bewirkt die Kraftwirkung der Feder ein selbsttätiges Schließen des Durchgangs. Dies wird dadurch erreicht, dass sich die Öffnung 665 in ihre Ausgangsposition bewegt und die Schieberplatte 662 das Ausfließen des Materials aus dem Schütttrichter 653 verhindert. Gemäß einem in Figur 18 dargestellten Beispiel kann die Schieberplatte 662 auch über einen Linearantrieb 666 bewegt werden. Der Linearantrieb 666 kann ein hydraulischer, ein elektrischer oder ein pneumatischer Linearantrieb sein.
Ein Entleeren des Materials im Schütttrichter 653 in die Einfüllanordnung 652 erfolgt mechanisch und automatisiert durch Verfahren des Schütttrichters 653 in die vordefinierte Einfüllposition. Die Ventile 660 und 661 können im Aufbau und in ihrer Funktion identische Ventile sein und an gegenüberliegenden Seiten der Einfüllanordnung 652 angeordnet sein. Figur 19 illustriert eine beispielhafte Versorgungseinheit 700 mit einem Silorohr 701 und einem Schütttrichter 710. Der Schütttrichter 710 ist über ein Führungssystem 720 an dem Silorohr 701 geführt und über Seile 711 und 712 mit zumindest einer Seilwinde (nicht dargestellt) verbunden. Mithilfe der Seile 711 und 712 kann der Schütttrichter 710 entlang des Silorohres 701 bewegt werden. Beim Verfahren des Schütttrichters 710 kann das Führungssystem 720 ein Verkanten des Schütttrichters 710 gegenüber dem Silorohr 701 verhindern.
Der Schütttrichter 710 und das Führungssystem 720 können auch mit einem Gestell 730 verbunden sein. An der dem Schütttrichter 710 abgewandten Seite des Gestells 730 kann zumindest ein Federbein angebracht sein. Im dargestellten Beispiel sind vier Federbeine 740, 741, 742 und 743 gezeigt, die auf die Erdoberfläche beziehungsweise auf den zu bearbeitenden Untergrund gerichtet sind. Beim Verfahren des Schütttrichters 710 entlang des Silorohres 701 wird dieser, sofern er wieder befüllt werden muss, auf dem zu bearbeitenden Untergrund abgestellt. Die Federbeine 740, 741, 742 und 743 sollen ein Aufsetzen auf dem zu bearbeitenden Untergrund abfedern und damit die gesamte Rüttleranordnung und insbesondere den Schütttrichter 710 vor Beschädigungen schützen. Die Federbeine 740, 741, 742 und 743 können neben reinen Federbeinen auch Feder-Dämpferbeine sein, wodurch eine durch das Aufsetzen zusätzlich induzierte Schwingung gedämpft wird.
Figur 20 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Figur 19. Das Führungssystem 720 weist zwei Führungsarme 721 und 722 auf, die jeweils als doppelte Scherengestänge ausgeführt sein können. Die beiden Führungsarme 721 und 722 werden über Federn, hydraulische Linearantriebe oder einen Gasdruckdämpfer 723 aneinander gedrückt und umschließen so das Silorohr 701 jeweils halbseitig. Zwischen beiden Führungsarmen 721 und 722 befindet sich eine Öffnung 724, durch die das Silorohr 701 im geschlossenen Zustand der Führungsarme 721 und 722 hindurchragt. An jeweils der dem Silorohr 701 zugewandten Seite der Führungsarme 721 und 722 kann jeweils eine Führungsrolle 725 angebracht sein. Über diese Führungsrolle 725 können sich die Führungsarme 721 und 722 beim Verfahren des Schütttrichters 710 entlang einer Außenseite des Silorohres 701 abrollen. Die Führungsarme 721 und 722 können dadurch den Schütttrichter 710 verschleißarm am Silorohr 701 oder an einer am Silorohr 701 angefügten Einfüllanordnung 550 entlangführen.
In Figur 21 sind beispielhafte Verfahren zum Befüllen der Silorohre der beschriebenen Rüttleranordnungen dargestellt. Die Figuren 21a bis 21d zeigen Verfahrensschritte einer ersten Verfahrensvariante. Die dargestellte Rüttleranordnung weist ein Silorohr 810 sowie eine Versorgungseinheit 820 auf, wobei jeweils das Silorohr 810 über ein Seil 811 und auch die Versorgungseinheit 820 über ein Seil 821 separat mit einem Kran oder einem Bagger verbunden und an diesem aufgehängt sein kann. Hierzu kann am Kran oder Bagger sowohl für das Seil 811 als auch für das Seil 821 eine Seilwinde vorgesehen sein. Das aufgehängte Silorohr 810 wird dann auf einen zu bearbeitenden Untergrund 800 aufgesetzt und anschließend ein Bohrloch 801 in diesen eingebracht. In den Figuren 21a bis 21d wird das Silorohr 810 über das Seil 811 ständig auf und ab bewegt, während die Versorgungseinheit 820 davon unabhängig über das Seil 821 relativ zum Silorohr 810 bewegt werden kann. In Figur 21a wird die Versorgungseinheit 820 in Richtung des Untergrundes 800 abgelassen. Ist die Versorgungseinheit 820 am Untergrund 800 angelangt, so wird die Bewegung des Seils 821 gestoppt und die Versorgungseinheit 820 steht allein durch ihr Eigengewicht auf dem Untergrund 800. Die Versorgungseinheit 820 kann mit neuem Material befüllt werden. Figur 21c zeigt, wie die Versorgungseinheit 820 nach dem Befüllen über das Seil 821 wieder entlang des Silorohres 810 nach oben und vom Untergrund 800 weggezogen wird. In Figur 21d ist die Versorgungseinheit 820 an ihrer vordefinierten Einfüllposition am Silorohr 810 oder an der daran angefügten Einfüllanordnung angekommen. Das Seil 821 wird dabei derart bewegt, dass sich die Versorgungseinheit 820 synchron mit dem Silorohr 810 bewegt. Dadurch wird ein Gleichlauf zwischen Silorohr 810 und Versorgungseinheit 820 erreicht, der ein prozesssicheres Umfüllen des Materials aus der Versorgungseinheit 820 in das Silorohr 810 erlaubt.
Die Figuren 21e bis 21h zeigen Verfahrensschritte einer zweiten Verfahrensvariante. In diesem Beispiel ist das Silorohr 810 über ein Seil 811 an einem Bagger oder einem Kran aufgehängt. Das Silorohr 810 weist zudem einen Tragrahmen 830 auf, der mechanisch mit dem Silorohr 810 verbunden ist. Am Tragrahmen 830 ist die Versorgungseinheit 820 über zumindest ein Seil 821 befestigt. Über das Seil 821 kann die Versorgungseinheit 820 relativ zum Tragrahmen 830 und damit auch relativ zum Silorohr 810 bewegt werden. Dazu kann am oder im Tragrahmen 830 zumindest eine Seilwinde angebracht sein. In Figur 21e wird die Versorgungseinheit 820 in Richtung des Untergrundes 800 herabgelassen, währenddessen das Silorohr 810 über das Seil 811 auf und ab bewegt wird. In Figur 21f steht die Versorgungseinheit 820 auf dem Untergrund 800 während das Silorohr 810 auf und ab bewegt wird. Die Seile 821 der Versorgungseinheit 820 bewegen sich während diesem Verfahrensschritt antizyklisch zur Bewegung des Silorohres 810. Darunter kann verstanden werden, dass die Seile 821 in Richtung des Tragrahmens 830 aufgezogen werden während sich das Silorohr 810 in Richtung Untergrund 800 bewegt. Gleiches gilt auch umgekehrt. Bewegt sich das Silorohr 810 aus dem Bohrloch 801 heraus, so werden die Seile 821 vom Tragrahmen aus in Richtung Untergrund abgerollt. Die Seilwinde an Kran oder Bagger bewegt das Seil 811 in diesem Zustand immer entgegen der Bewegungsrichtung des Seils 821. In Figur 21g bewegt sich das Silorohr 810 weiterhin auf und ab, wohingegen die Versorgungseinheit 820 über die Seile 821 vom Untergrund 800 weg gehoben wird. In Figur 21h ist die Versorgungseinheit 820 an ihrer vordefinierten Einfüllposition am Silorohr 810 oder an der daran angefügten Einfüllanordnung angekommen. Die Bewegung des Seils 821 wird gestoppt und die Versorgungseinheit 820 bewegt sich daraufhin synchron mit dem Silorohr 810. Dadurch wird ein Gleichlauf zwischen Silorohr 810 und Versorgungseinheit 820 erreicht, der ein prozesssicheres Umfüllen des Materials aus der Versorgungseinheit 820 in das Silorohr 810 erlaubt. Auch während des Umfüllens wird das Silorohr 810 im Bohrloch auf und ab bewegt.

Claims

Rüttleranordnung, die aufweist:
ein Silorohr (510) mit einer Längsachse (501) sowie einem ersten (511) Ende und einem zweiten Ende (512);

eine Rüttlereinheit (540), die mechanisch mit dem Silorohr (510) gekoppelt ist;

eine Einfüllanordnung (550), die am ersten Ende (511) in das Silorohr (510) mündet und dazu ausgebildet ist, Material aufzunehmen und in das Silorohr (510) zu leiten, und

eine Versorgungseinheit (520), die dazu ausgebildet ist, Material in die Einfüllanordnung (550) der Rüttleranordnung zu fördern, wobei

die Versorgungseinheit (520) zumindest derart am Silorohr (510) oder an der Einfüllanordnung (550) angeordnet ist, dass sie sich parallel zur Längsachse (501) des Silorohres (510) bewegen kann; wobei

die Versorgungseinheit (520) zumindest einen Materialbehälter (521; 522) aufweist, der dazu ausgebildet ist, Material aufzunehmen und in die Einfüllanordnung (550) abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass

der zumindest eine Materialbehälter (521; 522) ein Schütttrichter (610; 653) ist; und

der Schütttrichter (610; 653) zwei zueinander flächensymmetrische Materialgruben (621; 622) aufweist, die so ausgebildet sind, dass sich eingefülltes Material auf beide Materialgruben (621; 622) gleichmäßig verteilt und der Schwerpunkt der Versorgungseinheit (520) auch in einem befüllten Zustand mit der Längsachse (501) zusammenfällt.
Rüttleranordnung nach Anspruch 1, bei der die Versorgungseinheit (520) zumindest derart am Silorohr (510) oder an der Einfüllanordnung (550) angeordnet ist, dass sich der Schwerpunkt der Versorgungseinheit (520) entlang der Längsachse (501) des Silorohres (510) bewegt.
Rüttleranordnung nach Anspruch 1 oder 2, die weiterhin aufweist:
Führungselemente (523), die die Versorgungseinheit (520) zumindest an der Einfüllanordnung (550) oder am Silorohr (510) führen.
Rüttleranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Materialgruben (621; 622) über ein Ablaufblech (611) miteinander verbunden sind.
Rüttleranordnung nach Anspruch 4, bei der die Materialgruben (621; 622) zusammen mit dem Ablaufblech (611) einen u-förmigen Schütttrichter (610; 653) bilden.
Rüttleranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Schütttrichter (610; 650) dazu ausgebildet ist, das Silorohr (510) oder die Einfüllanordnung (550) u-förmig oder hufeisenförmig zu umschließen.
Rüttleranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Schütttrichter (610; 653) über ein Gestell (730) mit einem Federbein (740; 741; 742; 743) mechanisch verbunden ist und dazu ausgebildet ist, ein Aufsetzen der Versorgungseinheit (520) auf einen zu bearbeitenden Untergrund abzufedern.
Rüttleranordnung nach Anspruch 7, bei dem die Versorgungseinheit (520) zwei Führungsarme aufweist, die das Silorohr jeweils halbseitig umschließen und dazu ausgebildet sind, die Versorgungseinheit (520) am Silorohr zu führen.
Rüttleranordnung nach Anspruch 8, bei der die beiden Führungsarme Scherengestänge mit Gasdruckdämpfern sind, die dazu ausgebildet sind, die Führungsarme in Richtung des Silorohres zu drücken.
Rüttleranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der zumindest eine Materialbehälter (521; 522) einen Verschluss aufweist, über den das Material zumindest teilweise in die Einfüllanordnung (550) oder das Silorohr (510) entleert werden kann.
Rüttleranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Schütttrichter (610; 653) einen Verschluss aufweist, über den das Material zumindest teilweise in die Einfüllanordnung (550) oder das Silorohr (510) entleert werden kann.
Rüttleranordnung nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Verschlüsse Klappenventile (641; 642) oder Schieberventile (660; 661) sind.
Rüttleranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Verschlüsse im geschlossenen Zustand in Schließrichtung oder in Öffnungsrichtung durch Kraftwirkung einer Feder (663) vorgespannt sind.
Rüttleranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der die Verschlüsse mit einem hydraulischen, elektrischen oder pneumatischen Linearantrieb (666) verbunden sind, der dazu ausgebildet ist, die Verschlüsse zu öffnen und zu schließen.
Rüttleranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die einen Tragrahmen (560) aufweist, der mit der Einfüllanordnung (550) mechanisch verbunden ist und der Tragrahmen (560) wenigstens eine Seilwinde (530; 531) aufweist.
Rüttleranordnung nach Anspruch 15, bei der die Versorgungseinheit (520) zumindest mit dem Tragrahmen (560) oder der Einfüllanordnung (550) über die Seilwinde (530; 531) verbunden ist.
Verfahren zum Betrieb einer Rüttleranordnung, das folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Rüttleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit Silorohr (810) und Versorgungseinheit (520; 820);

Aufsetzen des Silorohres (810) auf einen Untergrund (800);

Herstellen eines Bohrloches durch zyklisches auf und ab bewegen des Silorohres (810) zumindest auf dem Untergrund (800) oder im Bohrloch;

Versorgen des Silorohres (810) durch die Versorgungseinheit (520; 820) mit Material zum Verfüllen des Bohrloches , wobei

die Bewegungen der Versorgungseinheit (520; 820) entlang des Silorohres (810) unabhängig von den Bewegungen des Silorohres (810) gesteuert werden.