EP4086390B1 - Schlitzwandfräse und verfahren zum fräsen eines frässchlitzes im boden - Google Patents

Schlitzwandfräse und verfahren zum fräsen eines frässchlitzes im boden Download PDF

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EP4086390B1
EP4086390B1 EP21172503.1A EP21172503A EP4086390B1 EP 4086390 B1 EP4086390 B1 EP 4086390B1 EP 21172503 A EP21172503 A EP 21172503A EP 4086390 B1 EP4086390 B1 EP 4086390B1
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EP
European Patent Office
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suction
shut
milling
trench wall
wall cutter
Prior art date
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EP4086390C0 (de
EP4086390A1 (de
Inventor
Ulli Wiedenmann
Stefan Roth
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Publication date
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Priority to US18/559,308 priority patent/US20240240427A1/en
Priority to PCT/EP2022/061174 priority patent/WO2022233672A1/de
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/20—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels
    • E02F3/205—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels with a pair of digging wheels, e.g. slotting machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13—Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/22—Component parts
    • E02F3/24—Digging wheels; Digging elements of wheels; Drives for wheels
    • E02F3/246—Digging wheels; Digging elements of wheels; Drives for wheels drives
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/88—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements acting by a sucking or forcing effect, e.g. suction dredgers
    • E02F3/90—Component parts, e.g. arrangement or adaptation of pumps
    • E02F3/902—Component parts, e.g. arrangement or adaptation of pumps for modifying the concentration of the dredged material, e.g. relief valves preventing the clogging of the suction pipe
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    • E02F3/90—Component parts, e.g. arrangement or adaptation of pumps
    • E02F3/92—Digging elements, e.g. suction heads
    • E02F3/9212—Mechanical digging means, e.g. suction wheels, i.e. wheel with a suction inlet attached behind the wheel
    • E02F3/9225—Mechanical digging means, e.g. suction wheels, i.e. wheel with a suction inlet attached behind the wheel with rotating cutting elements
    • E02F3/9237—Suction wheels with axis of rotation in transverse direction of the longitudinal axis of the suction pipe
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D9/00—Priming; Preventing vapour lock
    • F04D9/004—Priming of not self-priming pumps
    • F04D9/005—Priming of not self-priming pumps by adducting or recycling liquid

Definitions

  • the invention relates to a trench cutter for cutting a trench slot in the ground, with a cutter frame, at least one rotatably driven cutter wheel which is mounted on an underside of the cutter frame, a suction nozzle which is arranged in the region of the at least one cutter wheel and is provided with at least one suction opening, and a suction pump which is designed to suck suspension out of the trench slot during milling via the suction nozzle, wherein the suction pump is connected to the suction nozzle via a suction line, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for milling a milling slot in the ground with a trench wall milling machine, according to the preamble of claim 12.
  • Diaphragm wall cutters are used to create so-called diaphragm walls or sealing walls, which are required for securing or sealing excavations.
  • soil material is removed by rotating milling wheels and is sucked into the milling slot together with the surrounding support suspension or flushing liquid via a suction pump and transported to the surface.
  • the removed suspension or flushing liquid can be depleted of removed soil material in a processing plant above ground and the suspension or flushing liquid can be returned to the slot.
  • Such a diaphragm wall cutter and such a process are known, for example, from the DE 41 41 629 A1 or the EP 2 586 962 A1 known.
  • the suction pump For safe and long-lasting functionality of the suction pump, it is essential that the suction pump does not suck in air and therefore run dry or empty. This is particularly a problem at the start of milling when no or only a shallow slot is formed.
  • the invention is based on the object of specifying a trench wall milling machine and a method with which a milling slot in the ground can be created particularly efficiently.
  • the trench wall cutter according to the invention is characterized in that a shut-off device is provided with which the suction line can be shut off downwards to the milling slot, and that at least one filling connection is provided for filling the suction pump and the suction line with a liquid, in particular when the suction line is shut off.
  • a basic idea of the invention is to prevent the suction pump from running dry at the start of the milling process by filling the suction line, which extends between the at least one suction opening on the suction nozzle and the suction pump, with a liquid via a filling connection on the trench wall cutter.
  • the liquid is preferably water, but can also comprise a suspension within the meaning of the invention, i.e. a liquid mixed with solids or solid components or a binding agent.
  • the liquid can in particular correspond to the suspension to be sucked out of the milled slot.
  • the shut-off and filling of the suction line can in principle also be provided if the trench cutter is already inserted into a previously created pre-excavation or guide trench that is filled with liquid at the start of milling up to the suction pump or even in its entirety.
  • the trench cutter according to the invention also makes it possible to insert a trench cutter into only a relatively shallow guide trench filled with suspension, with only at least one suction opening of the suction nozzle being immersed in the suspension.
  • the shut-off device can then be released so that suspension is sucked in from the previously created guide trench via the suction line without air entering.
  • the trench cutter according to the invention can thus significantly reduce the effort required to create a guide trench, since only a relatively shallow guide trench or a basin filled with suspension is required around the milling point.
  • the shut-off device has a locking element which is adjustable between a shut-off position and a flow position.
  • the shut-off device is therefore a unit on the trench wall cutter, via which a locking element mounted on it can be adjusted.
  • the locking element can in particular be an adjusting bolt or a locking valve, which is arranged on the intake port or a suction channel between the intake port and the intake pump.
  • the blocking element in principle, manual operation of the shut-off device can be provided.
  • the blocking element it is particularly expedient for the blocking element to be adjustable, in particular displaceable or pivotable, with an actuator between the shut-off position and the flow position.
  • a hydraulic, pneumatic or electric actuator for adjusting a latch or an electrically actuated check valve can be provided.
  • several locking elements can also be provided.
  • the actuator of the shut-off device can be operated by an operator or automatically by a control unit when the milling machine starts up.
  • the blocking element can be arranged at any suitable position to ensure that the suction pump and the upstream suction line are sufficiently filled with suspension.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention consists in that the blocking element is arranged on the suction nozzle or on the suction line.
  • the shut-off device has at least one closure cover, which can be released when the suction pump starts up.
  • the closure cover can be easily placed manually onto the at least one suction opening on the suction port.
  • the sealing cover can then be sucked off using the suction pressure alone, thus opening the suction opening.
  • a closure cover is detachably attached to each suction opening of the suction port. This design eliminates the need for a complex control device.
  • the area up to the intake port can also be filled with liquid.
  • the at least one closure cap on the intake port can be held on the intake port by a bracket, a chain or a rope, so that the closure cap can detach from the suction opening but is not lost. Before a new milling process, the at least one closure cover can be brought back into the closed position.
  • a particularly simple embodiment of the invention consists in that the at least one closure cover is designed as a disposable element which can be removed by suction when the suction pump is started up.
  • the closure cover can be recovered when the suspension is circulated in a processing plant with a corresponding sieve or filter device.
  • the closure lid can basically be made of any suitable material, in particular a plastic, a rubber material or a metal. According to an embodiment variant of the invention, it is particularly advantageous that the closure lid is formed with a degradable material, in particular a biopolymer plastic. A wood material can also be used. The closure cap can thus remain in the suspension without affecting the environment. A ceramic material can also preferably be provided. A ceramic lid can break during removal and behave like rock material, i.e. H. There is no risk of the suction line becoming blocked. In addition, ceramic material is environmentally friendly.
  • any opening to the suction pump, suction line or suction nozzle can be used as a filling connection.
  • the filling connection is arranged on, above or directly below the suction pump. It can be easily filled from above.
  • the filling connection ensures that after the lower line section up to the suction pump has been shut off, it can be filled with suspension.
  • the filling connection is arranged in such a way that air is largely completely displaced by the filled suspension via this or a corresponding vent valve.
  • a filling connection above the suction pump also ensures that the suction pump is completely filled with liquid at the start of milling and can therefore reliably suck in the rinsing liquid or suspension.
  • a filling nozzle for manual filling can be provided on the filling connection.
  • the filling connection is designed for the detachable attachment of a hose line and preferably has a check valve.
  • the filling connection can preferably have a quick coupling system or a thread for attaching a hose line in a standard hose size.
  • a check valve on the filling connection ensures that no suspension escapes from the filling connection when the hose line is removed and during further operation of the trench wall cutter.
  • a display device which indicates a filling state of the suction pump.
  • one or more sensors can be provided on the suction pump and/or on a suction channel and/or on the suction nozzle. These are connected to the display device of a control unit, preferably in the operator's cabin of an associated carrier device for the trench wall cutter. This ensures that there is actually no or hardly any air in the area of the suction pump when milling begins.
  • the control unit can be designed in such a way that if insufficient filling is detected, milling and suction are blocked.
  • the control unit can also control the course of further milling in such a way that, in the case of an adjustable locking element, this is opened immediately when the suction pump starts up or shortly thereafter in order to ensure continuous suction of liquid via the suction nozzle.
  • the invention further comprises a method for milling a milling slot in the ground with such a trench wall cutter, wherein the method is characterized in that before milling begins, the suction line down to the milling slot is shut off by means of the shut-off device and that the suction pump and the suction line are filled with a liquid via the filling connection when the suction line is shut off.
  • the method can be carried out in particular with the trench cutter described above, whereby the advantages described above can be achieved.
  • a particularly preferred method variant of the invention consists in creating a guide trench which is filled with suspension and in inserting the trench cutter into the guide trench for milling, with milling starting before the suction pump is completely submerged in the suspension.
  • the guide trench is designed with such a depth that at least the intake nozzle with the at least one intake opening is submerged in the suspension in the guide trench.
  • An inflow to the guide trench can ensure that there is a sufficient inflow of suspension into the guide trench.
  • the inflow can be connected to a suspension circuit through which suspension sucked in by the trench cutter is fed back into a processing plant in sufficient quantities, possibly with a suspension supplement, to fill the enlarging trench cutter slot after any necessary depletion of milled soil material.
  • the shut-off device must be opened at a suitable time depending on the process sequence in order to ensure an uninterrupted suction flow of suspension through the suction pump.
  • a separate filling pump in particular a self-priming pump or a vacuum pump, can also be arranged at the filling connection. This allows the suction line to be filled via the suction openings when the shut-off device is open.
  • the filling pump can be switched off when the suction pumps are in operation.
  • a particularly efficient method variant results from the shut-off device being opened when the suction pump has built up a speed required for suction or a negative pressure required for suction.
  • a trench wall cutter 20 according to the invention has a cutting frame 22, on the underside of which rotatably mounted and driven lower cutting wheels 24 are arranged for removing soil material.
  • the preferably box-shaped milling frame 22 can be suspended from a carrier device (not shown) via a support cable or guided over a guide rod.
  • the trench wall cutter 20 is provided on the milling frame 22 with a suction pump 30, which is arranged above the lower milling wheels 24.
  • Milled soil material can be sucked in together with the surrounding suspension 16 during milling via a suction line 28 and a suction port 26, which is positioned centrally between the two pairs of milling wheels 24.
  • the intake port 26 is included here Fig. 1 Suction openings, not shown.
  • the suspension 16 can be a liquid, in particular water, preferably a milling suspension provided with a binder, which enriches with milled soil material during milling.
  • a shut-off device 40 with a plate-shaped blocking element 42 is arranged at the lower end of the suction line 28 towards the suction port 26.
  • the blocking element 42 designed as a slide is in an opening or flow position.
  • the locking element 42 can be moved by an actuator, not shown, into a shut-off position in which the locking element 42 seals off the intake line 28 downwards towards the intake port 26 and which in Fig. 2 is shown.
  • liquid can be introduced into the suction pump 30 and the suction line 28 when the suction line 28 is shut off, as clearly shown in Fig. 2 shown.
  • Filling can be carried out in a simple manner via a water pipe hose, which is detachably connected to the filling connection 50.
  • liquid in particular water or suspension 16
  • the milling slot 14 to be created is in Fig. 2 shown with a dashed line.
  • a shallow guide trench 18 is first created in the ground 12.
  • the guide trench 18 is designed so that its depth corresponds approximately to the diameter of the milling wheels 24.
  • the guide trench 18 can be created using a separate piece of construction equipment, such as an excavator.
  • the guide or guide trench 18 is filled with suspension 16.
  • the trench wall cutter 20 is with its lower part inserted into the guide trench 18 before the start of milling, the suction port 26 and preferably also the shut-off device 40 with the locking element 42 being immersed in the suspension 16 in the shut-off position, as clearly shown in Fig. 3 is shown.
  • a cavity within the intake port 26 can be filled with suspension 16 from the guide trench 18, with air in the intake port 26 being largely displaced by the suspension 16.
  • the shut-off device 40 can be actuated so that the locking element 42 is reset from the shut-off position back into the opening or flow position.
  • the suction pump 30 can be put into operation, so that this suspension 16 is sucked in from the milling slot 14 that is being formed together with milled ground material and discharged upwards via an upper discharge line 32.
  • the suction pump 30 is started. If a necessary negative pressure occurs from a certain speed of the suction pump 30, the shut-off device 40 can be opened. Once constant fluid circulation has been achieved, milling operation can be started.
  • the trench wall milling machine 20 can now be sunk in this position until the desired final depth of the milling slot 14 is reached.
  • the locking element 42 can be returned to the shut-off position, so that the trench wall cutter 30 can then be inserted into a guide trench to create a further milling slot after being withdrawn from the milling slot 14 to a new milling point can.
  • the existing suction openings 27 on the intake port 26, which preferably have a circular diameter, can each be closed with a closure cover 44, preferably made of a rubber material, as in Fig. 5 shown.
  • a closure cover 44 preferably made of a rubber material
  • an interior space or cavity of the approximately wedge-shaped intake port 26 can also be filled with liquid before milling begins be filled. This means that there is practically no air left in the area of the suction pump 30, the suction line 28 and the suction port 26. This allows the suction pump 30 to be operated particularly gently.
  • the suction pressure is adjusted so that the closure caps 44 are released from the suction openings 27 and are sucked out together with the suspension 16.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schlitzwandfräse zum Fräsen eines Frässchlitzes im Boden, mit einem Fräsrahmen, mindestens einem drehend antreibbaren Fräsrad, welches an einer Unterseite des Fräsrahmens gelagert ist, einem Ansaugstutzen, welcher im Bereich des mindestens einen Fräsrades angeordnet und mit mindestens einer Ansaugöffnung versehen ist, und einer Ansaugpumpe, welche zum Ansaugen von Suspension aus dem Frässchlitz beim Fräsen über den Ansaugstutzen ausgebildet ist, wobei die Ansaugpumpe über eine Ansaugleitung mit dem Ansaugstutzen verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Fräsen eines Frässchlitzes im Boden mit einer Schlitzwandfräse, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
  • Schlitzwandfräsen werden zur Erstellung von sogenannten Schlitzwänden oder Dichtwänden eingesetzt, welche etwa zur Sicherung oder Abdichtung von Baugruben benötigt werden. Mittels einer Schlitzwandfräse wird durch rotierend angetriebene Fräsräder Bodenmaterial abgetragen und über eine Ansaugpumpe zusammen mit umgebender Stützsuspension oder Spülflüssigkeit im Frässchlitz angesaugt und nach über Tage abgefördert. Die abgeförderte Suspension oder Spülflüssigkeit kann in einer Aufbereitungsanlage über Tage von abgetragenem Bodenmaterial entreichert und die Suspension oder Spülflüssigkeit wieder in den Schlitz rückgeführt werden. Eine derartige Schlitzwandfräse und ein derartiges Verfahren sind beispielsweise aus der DE 41 41 629 A1 oder der EP 2 586 962 A1 bekannt.
  • Zum Abfördern der Suspension oder Spülflüssigkeit aus dem Frässchlitz ist es etwa aus der gattungsbildenden EP 3 556 942 B1 bekannt, mittels einer Absaugpumpe am Fräsrahmen über einen Ansaugstutzen, welcher zwischen zwei Fräsradpaaren angeordnet ist, Suspension oder Spülflüssigkeit zusammen mit abgetragenem Bodenmaterial anzusaugen.
  • Für eine sichere und langlebige Funktionsweise der Absaugpumpe ist es zwingend erforderlich, dass die Absaugpumpe nicht Luft ansaugt und damit trocken- oder leerläuft. Dies stellt insbesondere ein Problem zu Beginn des Fräsens dar, wenn kein oder nur ein Schlitz mit geringer Tiefe ausgebildet ist.
  • Zur Vermeidung dieses Problems ist es bekannt, zu Beginn des Fräsens am Boden einen Graben, den sog. Voraushub etwa mit Hilfe eines Baggers auszuheben. Dieser Graben kann zusätzlich als sog. Leitgraben genutzt werden, d. h. zum Führen der Fräse beim Aushub des ersten Schlitzabschnitts. In den Graben kann dann die Schlitzwandfräse zu Beginn des Fräsens eingesetzt und positioniert werden, wobei der Graben mit Flüssigkeit befüllt wird. Bei Anlaufen der Ansaugpumpe befindet diese sich bereits in dem mit Flüssigkeit, i. d. R. Suspension gefüllten Graben. Abhängig von der Größe der Schlitzwandfräse und der Position der Ansaugpumpe am Rahmen der Schlitzwandfräse kann es so erforderlich sein, einen Leitgraben mit einer Tiefe von mehreren Metern vor dem Beginn der Fräsarbeiten zu erstellen.
  • Das Erstellen eines Grabens mit einer Tiefe von mehreren Metern bedarf einer zusätzlichen Baumaschine, etwa eines Baggers, und führt zu einem erheblichen Arbeits- und Zeitaufwand. Dieser ist umso höher, je tiefer der Graben sein muss und umso härter und felsiger der anstehende Boden ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlitzwandfräse und ein Verfahren anzugeben, mit welchen ein Frässchlitz im Boden besonders effizient erstellt werden kann.
  • Die Aufgabe wird zum einen durch eine Schlitzwandfräse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Schlitzwandfräse ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Absperreinrichtung vorgesehen ist, mit welcher die Ansaugleitung nach unten zum Frässchlitz absperrbar ist, und dass mindestens ein Befüllanschluss zum Befüllen der Ansaugpumpe und der Ansaugleitung mit einer Flüssigkeit insbesondere bei abgesperrter Ansaugleitung vorgesehen ist.
  • Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, ein Leerlaufen der Ansaugpumpe zu Beginn des Fräsverfahrens dadurch zu vermeiden, die Ansaugleitung, welche sich zwischen der mindestens einen Ansaugöffnung am Ansaugstutzen und der Ansaugpumpe erstreckt, über einem Befüllanschluss an der Schlitzwandfräse mit einer Flüssigkeit zu befüllen. Die Flüssigkeit ist vorzugsweise Wasser, kann im Sinne der Erfindung aber auch eine Suspension umfassen, also eine Flüssigkeit, welche mit Feststoffen oder Feststoffbestandteilen oder einem Bindemittel versetzt ist. Die Flüssigkeit kann insbesondere der aus dem Frässchlitz anzusaugenden Suspension entsprechen. Durch dieses Befüllen der Ansaugleitung ist sichergestellt, dass bei Beginn des Fräsens durch die Ansaugpumpe keine Luft, sondern unmittelbar Flüssigkeit angesaugt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Ansaugpumpe unmittelbar bei Fräsbeginn Flüssigkeit ansaugen und damit den Spülkreislauf im zu erstellenden Schlitz starten kann.
  • Das Absperren und Befüllen der Ansaugleitung kann grundsätzlich auch dann vorgesehen werden, wenn die Schlitzwandfräse zu Beginn des Fräsens bereits bis zur Ansaugpumpe oder sogar insgesamt in einen vorab erstellten Voraushub oder Leitgraben eingesetzt wird, welcher mit Flüssigkeit befüllt ist. Die erfindungsgemäße Schlitzwandfräse ermöglicht es jedoch auch, eine Schlitzwandfräse in nur einen relativ flachen Leitgraben mit eingefüllter Suspension einzusetzen, wobei nur die mindestens eine Ansaugöffnung des Ansaugstutzens in die Suspension eingetaucht ist. Zu Beginn des Fräsens kann dann die Absperreinrichtung gelöst werden, so dass über die Ansaugleitung ohne Eintritt von Luft Suspension aus dem vorab erstellten Leitgraben angesaugt wird. Somit kann bei der erfindungsgemäßen Schlitzwandfräse der Aufwand zum Erstellen eines Leitgrabens erheblich reduziert werden, da nur noch ein relativ flacher Leitgraben oder ein mit Suspension gefülltes Bassin um die Frässtelle benötigt wird.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Absperreinrichtung ein Sperrelement aufweist, welches zwischen einer Absperrposition und einer Durchflussposition verstellbar gelagert ist. Die Absperreinrichtung ist somit eine Einheit an der Schlitzwandfräse, über welche ein daran gelagertes Sperrelement verstellt werden kann. Das Sperrelement kann insbesondere ein Verstellriegel oder ein Sperrventil sein, welches am Ansaugstutzen oder einem Ansaugkanal zwischen dem Ansaugstutzen und der Ansaugpumpe angeordnet ist.
  • Grundsätzlich kann eine manuelle Bedienung der Absperreinrichtung vorgesehen sein. Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das Sperrelement mit einem Stellantrieb zwischen der Absperrposition und der Durchflussposition verstellbar, insbesondere verschiebbar oder verschwenkbar ist. Hierzu kann ein hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Stellantrieb zum Verstellen eines Riegels oder ein elektrisch betätigbares Sperrventil vorgesehen sein. Grundsätzlich können auch mehrere Sperrelemente vorgesehen sein. Der Stellantrieb der Absperreinrichtung kann dabei durch eine Bedienperson oder bei Anfahren der Fräse automatisch durch eine Steuereinheit betätigt werden.
  • Grundsätzlich kann das Sperrelement an jeder geeigneten Position angeordnet sein, um ein ausreichendes Befüllen der Ansaugpumpe und der vorgeschalteten Ansaugleitung mit Suspension sicherzustellen. Eine besondere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das Sperrelement an dem Ansaugstutzen oder an der Ansaugleitung angeordnet ist.
  • Eine besonders einfach aufgebaute Ausführungsvariante der Erfindung liegt darin, dass die Absperreinrichtung mindestens einen Verschlussdeckel aufweist, welcher bei einem Anfahren der Ansaugpumpe lösbar ist. Der Verschlussdeckel kann dabei in einfacher Weise manuell auf die mindestens eine Ansaugöffnung an dem Ansaugstutzen aufgesetzt werden. Bei Anlaufen der Ansaugpumpe kann der Verschlussdeckel dann allein durch den Saugdruck abgesaugt und so die Ansaugöffnung freigegeben werden.
  • Besonders zweckmäßig ist es dabei, dass an jeder Ansaugöffnung des Ansaugstutzens ein Verschlussdeckel lösbar angebracht ist. Von einer aufwändigen Steuereinrichtung kann bei dieser Ausgestaltung abgesehen werden. So kann auch der Bereich bis zum Ansaugstutzen mit Flüssigkeit gefüllt sein.
  • Grundsätzlich kann der mindestens eine Verschlussdeckel an dem Ansaugstutzen durch einen Bügel, eine Kette oder ein Seil am Ansaugstutzen gehalten sein, so dass sich der Verschlussdeckel zwar von der Ansaugöffnung lösen kann, aber nicht verlorengeht. Vor einem erneuten Fräsvorgang kann der mindestens eine Verschlussdeckel wieder zurück in die Verschlussposition gebracht werden.
  • Eine besonders einfache Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der mindestens eine Verschlussdeckel als ein Einwegelement ausgebildet ist, welches beim Anfahren der Ansaugpumpe durch Absaugen lösbar ist. Der Verschlussdeckel kann bei einer Kreislaufführung der Suspension in einer Aufbereitungsanlage mit einer entsprechenden Sieb- oder Filtereinrichtung wieder rückgewonnen werden.
  • Der Verschlussdeckel kann aus grundsätzlich jedem geeigneten Material gebildet sein, insbesondere einem Kunststoff, einem Gummimaterial oder einem Metall. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung, dass der Verschlussdeckel mit einem abbaubaren Material gebildet ist, insbesondere einem Biopolymer-Kunststoff. Auch kann ein Holzwerkstoff verwendet werden. Der Verschlussdeckel kann so in der Suspension verbleiben, ohne dass eine Beeinträchtigung der Umwelt eintritt. Vorzugsweise kann auch ein Keramikmaterial vorgesehen werden. Ein Keramikdeckel kann beim Abfördern zerbrechen und sich wie Gesteinsmaterial verhalten, d. h. es besteht keine Gefahr eines Verstopfens der Absaugleitung. Außerdem ist Keramikmaterial umweltverträglich.
  • Als Befüllanschluss kann grundsätzlich jede Öffnung zur Ansaugpumpe, zur Ansaugleitung oder zum Ansaugstutzen verwendet werden. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Befüllanschluss an, oberhalb oder unmitelbar unter der Ansaugpumpe angeordnet ist. Es kann ein einfaches Einfüllen von oben erfolgen. Durch den Befüllanschluss wird sichergestellt, dass nach einem Absperren des unteren Leitungsbereiches bis zur Ansaugpumpe dieser mit Suspension befüllt werden kann. Der Befüllanschluss ist dabei so angeordnet, dass über diesen oder ein entsprechendes Entlüftungsventil Luft weitgehend vollständig durch die eingefüllte Suspension verdrängt wird.
  • Durch einen Befüllanschluss oberhalb der Ansaugpumpe wird auch sichergestellt, dass die Ansaugpumpe insgesamt zu Beginn des Fräsens mit Flüssigkeit gefüllt ist und somit zuverlässig die Spülflüssigkeit oder Suspension ansaugen kann.
  • Am Befüllanschluss kann grundsätzlich ein Befüllstutzen für ein manuelles Befüllen vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterentwicklung der Erfindung, dass der Befüllanschluss zum lösbaren Anbringen einer Schlauchleitung ausgebildet ist und vorzugsweise ein Rückschlagventil aufweist. Der Befüllanschluss kann vorzugsweise ein Schnellkopplungssystem oder ein Gewinde zum Anbringen einer Schlauchleitung in einer üblichen Schlauchgröße aufweisen. Durch ein Rückschlagventil am Befüllanschluss ist sichergestellt, dass bei Entfernen der Schlauchleitung und im weiteren Betrieb der Schlitzwandfräse keine Suspension am Befüllanschluss austritt.
  • Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, welche einen Befüllzustand der Ansaugpumpe anzeigt. Hierzu können ein oder mehrere Sensoren an der Ansaugpumpe und/oder an einem Ansaugkanal und/oder am Ansaugstutzen vorgesehen sein. Diese sind mit der Anzeigeeinrichtung einer Steuereinheit vorzugsweise in der Bedienkabine eines zugehörigen Trägergerätes zu der Schlitzwandfräse verbunden. Somit kann bei Beginn des Fräsens sichergestellt werden, dass sich tatsächlich keine oder kaum Luft im Bereich der Ansaugpumpe befindet. Grundsätzlich kann die Steuereinheit so ausgebildet sein, dass bei Feststellen einer nicht ausreichenden Befüllung ein Betrieb des Fräsens und des Ansaugens blockiert ist. Die Steuereinheit kann auch den Verlauf des weiteren Fräsens derart steuern, dass bei einem verstellbaren Sperrelement dieses unmittelbar bei Anlaufen der Ansaugpumpe oder kurz darauf geöffnet wird, um so ein kontinuierliches Ansaugen von Flüssigkeit über den Ansaugstutzen sicherzustellen.
  • Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Fräsen eines Frässchlitzes im Boden mit einer solchen Schlitzwandfräse, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass vor Beginn des Fräsens die Ansaugleitung nach unten zum Frässchlitz mittels der Absperreinrichtung abgesperrt wird und das über dem Befüllanschluss die Ansaugpumpe und die Ansaugleitung bei abgesperrter Ansaugleitung mit einer Flüssigkeit befüllt werden.
  • Das Verfahren kann insbesondere mit der zuvor beschriebenen Schlitzwandfräse durchgeführt werden, wobei die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden können.
  • Eine besonderes bevorzugte Verfahrensvariante der Erfindung besteht darin, dass ein Leitgraben erstellt wird, welcher mit Suspension befüllt wird, und dass zum Fräsen die Schlitzwandfräse in den Leitgraben eingesetzt wird, wobei mit dem Fräsbetrieb begonnen wird, noch bevor die Ansaugpumpe vollständig in die Suspension eingetaucht ist. Insbesondere ist der Leitgraben mit einer solchen Tiefe ausgebildet, dass zumindest der Ansaugstutzen mit der mindestens einen Ansaugöffnung in die Suspension in den Leitgraben eingetaucht ist. Bei Beginn des Fräsens und Anlaufen der Ansaugpumpe wird dann die Absperreinrichtung geöffnet, wobei durch die Ansaugpumpe zu dem Öffnungszeitpunkt bereits ein Anfangssaugdruck erzeugt ist, welcher einen Rückfluss von Suspension aus der Ansaugpumpe in den Leitgraben verhindert. Vielmehr ist der Ansaugdruck der Ansaugpumpe zum Öffnungszeitpunkt so eingestellt, dass ununterbrochen Suspension von der Ansaugpumpe über den Ansaugstutzen aus dem Leitgraben angesaugt wird. Über einen Zufluss an dem Leitgraben kann sichergestellt werden, dass ein ausreichender Zufluss an Suspension in dem Leitgraben vorliegt. Der Zufluss kann an einem Suspensionskreislauf angeschlossen sein, durch welchen von der Schlitzwandfräse angesaugte Suspension nach einer gegebenenfalls notwendigen Entreicherung von abgefrästem Bodenmaterial in einer Aufbereitungsanlage wieder in ausreichender Menge mit gegebenenfalls einem Suspensionszuschuss zum Auffüllen des sich vergrößernden Frässchlitzes zugeführt wird.
  • Die Absperreinrichtung ist abhängig vom Verfahrensablauf zu einem geeigneten Zeitpunkt zu öffnen, um einen ununterbrochenen Ansaugstrom an Suspension durch die Ansaugpumpe sicherzustellen. Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass die Absperreinrichtung geöffnet wird, wenn diese in die Suspension eingetaucht ist. Sobald die Absperreinrichtung in die Suspension eingetaucht ist, ist sichergestellt, dass der Bereich unterhalb der Absperreinrichtung mit Suspension gefüllt ist. Nachdem das Leitungssystem oberhalb der Absperreinrichtung über dem Befüllanschluss mit Suspension befüllt ist, kann zu diesem Zeitpunkt bei hoher Betriebssicherheit die Absperreinrichtung geöffnet werden, um der Gefahr des Ansaugens einer größeren Menge an Luft in die Ansaugpumpe entgegenzuwirken.
  • Am Befüllanschluss kann auch eine separate Befüllpumpe, insbesondere eine selbstansaugende Pumpe oder eine Vakuumpumpe angeordnet sein. Hierdurch kann ein Befüllen der Ansaugleitung bei geöffneter Absperreinrichtung über die Ansaugöffnungen erfolgen. Beim Betrieb der Ansaugpumpen kann die Befüllpumpe abgestellt werden.
  • Eine besonders effiziente Verfahrensvariante ergibt sich dadurch, dass die Absperreinrichtung geöffnet wird, wenn die Ansaugpumpe eine zum Ansaugen erforderliche Drehzahl oder einen zum Absaugen erforderlichen Unterdruck aufgebaut hat.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter beschrieben, welches schematisch in den Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schlitzwandfräse;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung zu Beginn des Erstellens eines Frässchlitzes nach einem erfindungsgemäßen Verfahren;
    Fig. 3
    eine schematische Seitenansicht der Schlitzwanfräse von Fig. 2 beim Erstellen des Frässchlitzes nach der Erfindung;
    Fig. 4
    eine schematische Seitenansicht der Schlitzwandfräse der Figuren 2 und 3 beim weiteren Abteufen des Frässchlitzes; und
    Fig. 5
    eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht durch einen Ansaugstutzen nach einer weiteren Ausführung einer erfindungsgemäßen Schlitzwandfräse.
  • Gemäß Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Schlitzwandfräse 20 einen Fräsrahmen 22 auf, an dessen Unterseite drehbar gelagerte und angetriebene untere Fräsräder 24 zum Abtragen von Bodenmaterial angeordnet sind. Der vorzugsweise kastenförmige Fräsrahmen 22 kann an einem nicht dargestellten Trägergerät über ein Tragseil aufgehängt oder über eine Führungsstange geführt sein. Zum Absaugen von abgefrästem Bodenmaterial ist die Schlitzwandfräse 20 am Fräsrahmen 22 mit einer Ansaugpumpe 30 versehen, welche oberhalb der unteren Fräsräder 24 angeordnet ist.
  • Über eine Ansaugleitung 28 und einen Ansaugstutzen 26, welcher mittig zwischen den zwei Paaren von Fräsrädern 24 positioniert ist, kann abgefrästes Bodenmaterial beim Fräsen zusammen mit umgebender Suspension 16 angesaugt werden. Der Ansaugstutzen 26 ist hierbei mit in Fig. 1 nicht dargestellten Ansaugöffnungen versehen. Als Suspension 16 kann eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, vorzugsweise eine mit Bindemittel versehene Frässuspension vorgesehen sein, welche sich beim Fräsen mit abgefrästem Bodenmaterial anreichert.
  • Bei der erfindungsgemäßen Schlitzwandfräse 20 ist am unteren Ende der Ansaugleitung 28 zum Ansaugstutzen 26 hin eine Absperreinrichtung 40 mit einem plattenförmigen Sperrelement 42 angeordnet. In der Darstellung nach Fig. 1 befindet sich das als Schieber ausgebildete Sperrelement 42 in einer Öffnungs- oder Durchflussposition. Das Sperrelement 42 kann durch einen nicht dargestellten Stellantrieb in eine Absperrposition verschoben werden, in welcher das Sperrelement 42 die Ansaugleitung 28 nach unten zum Ansaugstutzen 26 hin dicht absperrt und welche in Fig. 2 dargestellt ist.
  • Über einen schematisch angedeuteten Befüllanschluss 50 an der Ansaugpumpe 30 kann bei abgesperrter Ansaugleitung 28 Flüssigkeit in die Ansaugpumpe 30 und die Ansaugleitung 28 eingeleitet werden, wie anschaulich in Fig. 2 dargestellt. In einfacher Weise kann ein Befüllen über einen Wasserleitungsschlauch erfolgen, welcher lösbar mit dem Befüllanschluss 50 verbunden wird. Durch das Sperrelement 42 in der Absperrposition kann so Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder Suspension 16, zu Beginn des Erstellens eines Frässchlitzes 14 im Boden 12 in der Ansaugleitung 28 und der Ansaugpumpe 30 vorgehalten und damit diese Komponenten frei von Luft gehalten werden. Der zu erstellende Frässchlitz 14 ist in Fig. 2 mit gestrichelter Linie dargestellt.
  • Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein flacher Leitgraben 18 im Boden 12 erstellt. Der Leitgraben 18 ist dabei so ausgelegt, dass dessen Tiefe etwa dem Durchmesser der Fräsräder 24 entspricht. Der Leitgraben 18 kann durch ein separates Baugerät, etwa einen Bagger, erstellt werden.
  • Zu Beginn des Fräsens ist sicherzustellen, dass die Ansaugpumpe 30 keine Luft ansaugt und damit trockenläuft. Um dies zu verhindern, wird der Führungs- oder Leitgraben 18 mit Suspension 16 befüllt. Die Schlitzwandfräse 20 wird mit ihrem unteren Teil vor Beginn des Fräsens in den Leitgraben 18 eingesetzt, wobei der Ansaugstutzen 26 und vorzugsweise auch die Absperreinrichtung 40 mit dem Sperrelement 42 in der Absperrposition in die Suspension 16 eingetaucht sind, wie anschaulich in Fig. 3 dargestellt ist.
  • Dabei kann sich ein Hohlraum innerhalb des Ansaugstutzens 26 mit Suspension 16 aus dem Leitgraben 18 füllen, wobei Luft in dem Ansaugstutzen 26 weitgehend durch die Suspension 16 verdrängt wird.
  • In dieser Anfangsposition gemäß Fig. 3 können nunmehr die Fräsräder 24 zum Abtragen von Bodenmaterial in Drehbewegung versetzt werden. Gleichzeitig oder zeitnah hierzu kann die Absperreinrichtung 40 betätigt werden, so dass das Sperrelement 42 von der Absperrposition wieder in die Öffnungs- oder Durchflussposition rückgestellt wird. Gleichzeitig mit oder zeitnah zu dem Rückstellen des Sperrelementes 42 kann die Ansaugpumpe 30 in Betrieb gesetzt werden, so dass diese Suspension 16 aus dem sich ausbildenden Frässchlitz 14 zusammen mit abgefrästem Bodenmaterial ansaugt und nach oben über eine obere Abführleitung 32 abführt. Insbesondere vor einem Öffnen der Absperreinrichtung 40 wird die Ansaugpumpe 30 angefahren. Stellt sich ab einer gewissen Drehzahl der Ansaugpumpe 30 ein notwendiger Unterdruck ein, kann die Absperreinrichtung 40 geöffnet werden. Nach Erreichen einer konstanten Flüssigkeitszirkulation kann der Fräsbetrieb gestartet werden.
  • Die Schlitzwandfräse 20 kann in dieser Position nunmehr solange abgeteuft werden, bis die gewünschte Endtiefe des Frässchlitzes 14 erreicht ist. Nach einem Ende des Absaugens und des drehenden Antreibens der Fräsräder 24 kann das Sperrelement 42 wieder in die Absperrposition rückgestellt werden, so dass dann die Schlitzwandfräse 30 nach dem Rückziehen aus dem Frässchlitz 14 an eine neue Frässtelle in einen Leitgraben zum Erstellen eines weiteren Frässchlitzes eingesetzt werden kann.
  • Alternativ oder ergänzend zu der Absperreinrichtung 40 mit dem verstellbaren Sperrelement 42 können an dem Ansaugstutzen 26 die bestehenden Ansaugöffnungen 27, welche vorzugsweise einen kreisförmigen Durchmesser aufweisen, jeweils mit einem Verschlussdeckel 44, vorzugsweise aus einem Gummimaterial, verschlossen werden, wie in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Anordnung kann auch ein Innenraum oder Hohlraum des etwa keilförmigen Ansaugstutzens 26 vor Beginn des Fräsens mit Flüssigkeit gefüllt werden. Somit ist dabei praktisch keine Luft in dem Bereich der Ansaugpumpe 30, der Ansaugleitung 28 und des Ansaugstutzens 26 mehr vorhanden. Dies erlaubt ein besonders schonendes Betreiben der Ansaugpumpe 30.
  • Bei einem Anfahren der Ansaugpumpe 30 wird der Ansaugdruck so eingestellt, dass sich die Verschlussdeckel 44 aus den Ansaugöffnungen 27 lösen und zusammen mit Suspension 16 abgesaugt werden.

Claims (15)

  1. Schlitzwandfräse zum Fräsen eines Frässchlitzes (14) im Boden (12), mit
    - einem Fräsrahmen (22),
    - mindestens einem drehend antreibbaren Fräsrad (24), welches an einer Unterseite des Fräsrahmens (22) gelagert ist,
    - einem Ansaugstutzen (26), welcher im Bereich des mindestens einen Fräsrades (24) angeordnet und mit mindestens einer Ansaugöffnung (27) versehen ist, und
    - einer Ansaugpumpe (30), welche zum Ansaugen von Suspension (16) aus dem Frässchlitz (14) beim Fräsen über den Ansaugstutzen (26) ausgebildet ist, wobei die Ansaugpumpe (30) über eine Ansaugleitung (28) mit dem Ansaugstutzen (26) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass eine Absperreinrichtung (40) vorgesehen ist, mit welcher die Ansaugleitung (28) nach unten zum Frässchlitz (14) absperrbar ist, und
    - dass mindestens ein Befüllanschluss (50) zum Befüllen der Ansaugpumpe (30) und der Ansaugleitung (28) mit einer Flüssigkeit insbesondere bei abgesperrter Ansaugleitung vorgesehen ist.
  2. Schlitzwandfräse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Absperreinrichtung (40) ein Sperrelement (42) aufweist, welches zwischen einer Absperrposition und einer Durchflussposition verstellbar gelagert ist.
  3. Schlitzwandfräse nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Sperrelement (42) mit einem Stellantrieb zwischen der Absperrposition und der Durchflussposition verstellbar, insbesondere verschiebbar oder verschwenkbar ist.
  4. Schlitzwandfräse nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Sperrelement (42) an dem Ansaugstutzen (26) oder an der Ansaugleitung (28) angeordnet ist.
  5. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Absperreinrichtung (40) mindestens einen Verschlussdeckel (44) aufweist, welcher bei einem Anfahren der Ansaugpumpe (30) lösbar ist.
  6. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an jeder Ansaugöffnung (27) des Ansaugstutzens (26) ein Verschlussdeckel (44) lösbar angebracht ist.
  7. Schlitzwandfräse nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Verschlussdeckel (44) als ein Einwegelement ausgebildet ist, welches beim Anfahren der Ansaugpumpe (30) durch Absaugen lösbar ist.
  8. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Verschlussdeckel (44) mit einem abbaubaren Material gebildet ist, insbesondere einem Biopolymer-Kunststoff.
  9. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Befüllanschluss (50) unter, an oder oberhalb der Ansaugpumpe (30) angeordnet ist.
  10. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Befüllanschluss (50) zum lösbaren Anbringen einer Schlauchleitung ausgebildet ist und vorzugsweise ein Rückschlagventil aufweist.
  11. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, welche einen Befüllzustand der Ansaugpumpe (30) anzeigt.
  12. Verfahren zum Fräsen eines Frässchlitzes (14) im Boden (12) mit einer Schlitzwandfräse (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass vor Beginn des Fräsens die Ansaugleitung (28) nach unten zum Frässchlitz (14) mittels der Absperreinrichtung (40) abgesperrt wird und
    - dass über den Befüllanschluss (50) die Ansaugpumpe (30) und die Ansaugleitung (28) bei abgesperrter Ansaugleitung (28) mit einer Flüssigkeit befüllt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Leitgraben (18) erstellt wird, welcher mit Suspension (16) befüllt wird, und
    dass zum Fräsen die Schlitzwandfräse (20) in den Leitgraben (18) eingesetzt wird, wobei mit dem Fräsbetrieb begonnen wird, noch bevor die Ansaugpumpe (30) vollständig in die Suspension (16) eingetaucht ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Absperreinrichtung (40) geöffnet wird, wenn diese in die Suspension (16) eingetaucht ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Absperreinrichtung (40) geöffnet wird, wenn die Ansaugpumpe (30) eine zum Absaugen erforderliche Drehzahl oder einen zum Absaugen erforderlichen Unterdruck aufgebaut hat.
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