EP4198204A1 - Fräsvorrichtung und verfahren zum fräsen von boden - Google Patents

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EP4198204A1
EP4198204A1 EP21214854.8A EP21214854A EP4198204A1 EP 4198204 A1 EP4198204 A1 EP 4198204A1 EP 21214854 A EP21214854 A EP 21214854A EP 4198204 A1 EP4198204 A1 EP 4198204A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
milling
milling machine
soil
wheels
machine frame
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21214854.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Leonhard Weixler
Verena SCHREINER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bauer Maschinen GmbH filed Critical Bauer Maschinen GmbH
Priority to EP21214854.8A priority Critical patent/EP4198204A1/de
Publication of EP4198204A1 publication Critical patent/EP4198204A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/16—Machines for digging other holes in the soil
    • E02F5/18—Machines for digging other holes in the soil for horizontal holes or inclined holes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • 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
    • E02F3/183—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with digging unit shiftable relative to the frame
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
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    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/185—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with digging unit mounted in a plane which is inclined to the direction of travel; with tools digging laterally with respect to the frame
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
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    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/20—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
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • 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
    • E02F3/92—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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/006—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes adapted for working ground under water not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a milling device for milling soil with a mobile carrier device and a milling machine, which has a milling machine frame on the lower end of which two pairs of milling wheels are mounted, between which a suction opening for sucking off milled soil material is provided, according to the preamble of the claim 1.
  • the invention further relates to a method for milling soil with such a milling device, according to the preamble of claim 11.
  • Milling devices for milling soil with a milling machine which has two pairs of milling wheels at the lower end of a milling machine frame, have long been known as so-called diaphragm wall milling machines.
  • the milling machine is introduced essentially vertically in order to create slots in the ground.
  • the slots can be filled with settable masses to create supporting or cut-off walls, such as those required to enclose construction pits.
  • Such a milling device is, for example, from EP 3401444 B1 or the EP 1452645 A1 known. With this, slots can also be reliably produced with large slot depths.
  • cutter blades Furthermore, it is known to mill off soil by means of so-called cutter blades. Such cutting swords have a cutting chain, which is guided along an elongate guide body. Furthermore, large from the open pit Milling devices are known, which usually have one or two milling wheels with a diameter of 5 meters and larger, for example to mine coal in opencast mines. The milling wheels with horizontally directed axes of rotation are swiveled sideways for milling.
  • the invention is based on the object of specifying a milling device and a method for milling soil, with which an upper layer of soil can be removed in an efficient manner.
  • the object is achieved by a milling device having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 11 .
  • Preferred embodiments are given in the dependent claims.
  • the milling device according to the invention is characterized in that in a central region of the mobile carrier device the milling frame is mounted in a linearly displaceable manner on a milling cutter receptacle which can be pivoted about a horizontal pivot axis by means of a pivoting device.
  • a basic idea of the invention can be seen in mounting a milling machine with two pairs of milling wheels on a mobile carrier device so that it can be pivoted about a horizontal pivot axis, so that the milling wheels are not directed vertically downwards, but inclined to the horizontal or horizontally.
  • By moving the mobile carrier device with rotating driven cutting wheels an upper layer of soil can be reliably removed.
  • the tiller it is also mounted in a linearly displaceable manner on the tiller mount, which is also pivotally mounted about a horizontal pivot axis.
  • the milling cutter holder can be a simple lateral bearing with a fixing device or a clamp-like holder.
  • the axes of rotation of the cutting wheels are preferably directed in the longitudinal direction of the carrier device.
  • the carrier device has a first traversing unit and a second traversing unit, which are spaced apart from one another in a transverse direction, and that the milling cutter is mounted between the two traversing units.
  • the milling machine can thus be stored on the carrier device in a central area between the two traversing units.
  • the cutter can be within the circumferential dimensions in the longitudinal direction and be arranged in the transverse direction of the carrier device, so that a particularly good stability of the milling device can be achieved when the carrier device is moved.
  • the displacement units can be adjusted relative to one another, in particular in a vertical direction.
  • the surface can be machined linearly with the milling device.
  • the milling device can be moved along a milled edge, with a first traversing unit still being located on the unprocessed and thus a higher surface, while the second traversing unit is already arranged on the milled and thus lower surface. Due to the individual height adjustability, tilting of the tiller can be avoided and a particularly even removal of a layer of soil can be achieved.
  • the traversing units can be height-adjustable relative to one another, in particular via actuating cylinders.
  • the traversing units can be implemented in any suitable manner, for example with wheels or walking mechanisms.
  • the pivoting device is mounted on the carrier device so that it can be adjusted in a vertical direction.
  • a single guide or two parallel guides can be arranged on the carrier device, along which the milling cutter is mounted so that it can be moved directly or via a holder.
  • At least one or more linear drives can preferably be provided for adjustment.
  • At least one vertical linear guide is arranged on each traversing unit, on which the pivoting device is mounted.
  • the pivoting device can serve as a yoke or a connecting element between the two traversing units.
  • the carrier device can have an overall structure which forms a supporting frame for the carrier device.
  • the at least one linear guide can also be used via the pivoting device be pivoted.
  • only one traversing unit can be mounted so that it can be adjusted vertically up and down with sufficient adjustment options, provided that the milling frame is also mounted on the pivoting device so that it can be adjusted in a linear manner.
  • a further preferred embodiment of the milling device consists in that the milling machine receptacle is designed in the manner of a clamp and at least one drive unit is arranged for the linear displacement of the milling machine.
  • the milling machine can have a conventional angular milling machine frame and/or an angular or round milling machine guide.
  • the milling cutter holder can be designed in the manner of a clamp with a corresponding rectangular or round holder cross-section.
  • the milling machine can be reliably linearly displaced along the milling machine frame by means of a linear drive, which can have at least one actuating cylinder, a cable drive or a toothed rack with a drive pinion. In this way, a desired milling position of the milling machine in relation to the ground can be set in cooperation with the pivoting device, which in particular can pivot the milling machine frame.
  • a suction pump is arranged on the milling machine frame, which is connected to the suction opening. This means that ground material that has been milled off can be sucked off and removed directly at the milling wheels.
  • the cutting wheels mutually rotate inwards in the direction of the at least one suction opening.
  • At least the area to be milled is under water, so that the suction opening is always below the water level and the milled soil material can be reliably sucked off together with the surrounding liquid.
  • a discharge hose can be provided for discharging the soil material that has been sucked off, for example to a receptacle at the rear.
  • This receptacle for the soil material can be above or below the water.
  • the receptacle can have one or more containers.
  • a collecting element for milled soil material is arranged in the area of the milling wheels. This prevents milled soil material, especially stones, uncontrolled from the be thrown away at the milling site.
  • suction of the removed soil material can be promoted by a collecting element, in particular if it is arranged in the manner of a hood over the milling site. This also counteracts contamination of the environment.
  • precise milling off of a soil layer can be further improved in that the milling wheels are mounted together on a pivoting unit which is pivotably mounted on the milling frame. In this way, an adjustment angle of the cutting wheels relative to the floor area to be processed can be set and adjusted independently of the position of the cutting frame.
  • the pivoting unit can be adjusted by means of an adjusting device, in particular at least one adjusting cylinder, about a pivot axis that is horizontal during operation in relation to the other milling machine frame.
  • the milling device can be used on land. According to one embodiment of the invention, it is particularly advantageous that it is designed for use under water and that at least one connecting line is provided for power supply and/or for data.
  • the corresponding units are provided with the necessary seals so that the milling device can be used on a body of water, in particular also on the seabed, with a depth of a few hundred meters or a few thousand meters, for example to mine mineral resources.
  • the milling device can be provided with an autonomous power supply, in particular a battery.
  • a supply line a so-called umbilical, which is connected to a rear unit, is preferably provided for the supply of energy and/or data.
  • the rear unit can itself be under water or preferably be a supply ship on the water surface.
  • the invention also includes a method for milling soil with the milling device according to the invention, wherein the milling device is pivoted into an inclined position relative to the horizontal and for milling an upper layer of soil, the inclined milling machine is moved with the carrier device along the ground.
  • the actual feed movement is carried out by moving the carrier horizontally along the ground. This enables efficient removal of an exposed layer of soil.
  • the milled soil material is sucked off via a suction pump on the milling machine frame.
  • the extracted soil material can be conveyed to a rear pick-up and transported away from there.
  • a further advantageous variant of the method results, according to a development of the invention, in that the cutting wheels are pivoted in relation to the inclined cutting frame.
  • the pivoting can take place about a horizontal pivot axis. This allows for further fine tuning or adjustment of the cutter wheels.
  • a particularly advantageous variant of use results from the fact that the milling is carried out under water on a body of water.
  • mineral resources in particular can be efficiently extracted from a body of water, in particular from a seabed.
  • FIG figures 1 and 2 A first milling device 10 according to the invention with a mobile carrier device 12 and a milling cutter 30 mounted thereon in a retracted initial position is shown in FIG figures 1 and 2 shown.
  • the mobile carrier device 12 has a first traversing unit 13 and a second traversing unit 14 parallel thereto and at a distance from it, both of which are designed as caterpillar carriages.
  • guide sleeves 28 are provided on the outer sides of the pivoting device 26 and are guided along the linear guides 18 .
  • the milling machine 30 has a frame-like milling machine frame 32 on the underside of which two bearing plates 48 are arranged. On each plate-shaped bearing plate 48, one cutting wheel 50 is rotatably mounted and driven on both sides, forming a pair of cutting wheels. Thus, a total of four cutting wheels 50 are arranged in two pairs of cutting wheels at the lower end of the cutter frame 32 .
  • a suction box 45 with at least one suction opening 46 is arranged on the underside of the milling machine frame 20 between the two pairs of cutting wheels.
  • the suction box 45 with the at least one suction opening 46 is line-connected to a suction pump 34 on the milling cutter frame 32, so that soil material removed during milling is suctioned off via the at least one suction opening 46 and conveyed upwards to a rear area via a connecting line 38 (only partially shown) with a discharge hose can be.
  • the clamp-like or box-like milling cutter receptacle 20 is pivoted into an inclined position relative to the horizontal. Furthermore, the tiller 30 is moved downwards in the direction of the ground 3 via a drive device not shown in detail on the tiller receptacle 20, the tiller 30 being linearly guided in the tiller receptacle 20 and being fixable in a desired position by means of a clamping device.
  • milling machine 30 is inclined and positioned relative to ground 3 in such a way that the removal elements on milling wheels 50 are in contact with an inclined working face 7 of ground 3, as can be seen figure 4 can be seen.
  • At least the milling wheels 50 are preferably located under water during this processing, although the milling device 10 as a whole can also be used under water, in particular on a body of water, preferably a sea bed.
  • a hood-like collecting element 60 is arranged between the cutter frame 32 and the cutting wheels 50 and covers at least an upper area of the cutting wheels in the manner of a hood.
  • FIG. 5 to 7 A further modified embodiment of a milling device 10 according to the invention is shown, the basic structure with regard to the carrier device 12 and the milling cutter receptacle 20 with the pivoting device 26 being the same as that of the milling device 10 described above Figures 1 to 4 is equivalent to.
  • a milling cutter 30 is provided with a milling cutter frame 32 which has a pivoting unit 40 with cutting wheels 50 on its underside.
  • the swivel unit 40 with the cutting wheels 50 can be swiveled about a horizontal swivel axis by means of a swivel drive 42, which has at least one actuating cylinder.
  • the pivoting unit 40 with the milling wheels 50 mounted thereon can also be pivoted and set in relation to a rear part of the milling machine frame 32, as illustrated in FIG figure 5 is shown.
  • this makes it possible to arrange the cutting wheels 50 horizontally to the ground 3, with the wheel axles of the cutting wheels 50 being directed vertically.
  • a removal slot 5 is created in the ground 3 with a slot depth which corresponds to the cutting width of a pair of cutting wheels 50, that is to say of two cutting wheels 50 arranged next to one another.
  • the first traversing unit 13 and the second traversing unit 14 can be arranged at the same level, as illustrated in FIG figure 6 is shown.
  • the milling device 10 offers the advantage that the traversing units 13, 14 can be arranged at different heights relative to one another by means of the linear guides 18, as illustrated in FIG figure 7 is shown.
  • the first traversing unit 13 can already be located on a lower-lying base of a previous excavation slot 5, while the second traversing unit 14 is still arranged on the unprocessed and thus higher-lying surface of the soil 5.
  • the height adjustability of the traversing units 13, 14 allows a top layer of soil to be worked off at the same level without the risk of the milling device 10 tilting.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fräsvorrichtung zum Fräsen von Boden mit einem mobilen Trägergerät und einer Fräse, welche einen Fräsenrahmen ausweist, an dessen unteren Ende zwei Fräsradpaare gelagert sind, zwischen denen eine Absaugöffnung zum Absaugen von Bodenmaterial vorgesehen ist. Nach der Erfindung ist in einem Mittenbereich des mobilen Trägergerätes der Fräsenrahmen an einer klammerartigen Fräsenaufnahme linear verschiebbar gelagert, welche mittels einer Schwenkeinrichtung um eine horizontale Schwenkachse verschwenkbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fräsvorrichtung zum Fräsen von Boden mit einem mobilen Trägergerät und einer Fräse, welche einen Fräsenrahmen aufweist, an dessen unteren Ende zwei Paare von Fräsrädern gelagert sind, zwischen denen eine Absaugöffnung zum Absaugen von gefrästem Bodenmaterial vorgesehen ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Fräsen von Boden mit einer solchen Fräsvorrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • Fräsvorrichtungen zum Fräsen von Boden mit einer Fräse, welche zwei Fräsradpaare am unteren Ende eines Fräsenrahmens aufweist, sind seit langem als sogenannte Schlitzwandfräsen bekannt. Bei diesen Fräsvorrichtungen wird die Fräse im Wesentlichen vertikal zum Erstellen von Schlitzen in den Boden eingebracht. Die Schlitze können zur Erstellung von Stütz- oder Dichtwänden mit abbindbaren Massen verfüllt werden, wie sie etwa für Baugrubenumschließungen benötigt werden.
  • Eine derartige Fräsvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 3401444 B1 oder der EP 1452645 A1 bekannt. Hiermit können Schlitze auch mit großen Schlitztiefen zuverlässig erzeugt werden.
  • Weiterhin ist es bekannt, Boden mittels sogenannten Frässchwertern abzufräsen. Derartige Frässchwerter weisen eine Fräskette auf, welche entlang von einem länglichen Führungskörper umlaufend geführt ist. Weiterhin sind aus dem Tagebau große Fräsvorrichtungen bekannt, welche üblicherweise ein oder zwei Fräsräder mit einem Durchmesser von 5 Metern und größer aufweisen, um etwa Kohle im Tagebau abzubauen. Die Fräsräder mit horizontal gerichteten Drehachsen werden zum Fräsen seitlich verschwenkt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fräsvorrichtung und ein Verfahren zum Fräsen von Boden anzugeben, mit welchen in effizienter Weise eine obere Bodenschicht abgetragen werden kann.
  • Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Fräsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Fräsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Mittenbereich des mobilen Trägergerätes der Fräsenrahmen an einer Fräsenaufnahme linear verschiebbar gelagert ist, welche mittels einer Schwenkeinrichtung um eine horizontale Schwenkachse verschwenkbar ist.
  • Eine Grundidee der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Fräse mit zwei Fräsradpaaren an einem mobilen Trägergerät schwenkbar um eine horizontale Schwenkachse zu lagern, so dass die Fräsräder nicht vertikal nach unten, sondern geneigt zur Horizontalen oder horizontal gerichtet sind. Durch ein Verfahren des mobilen Trägergerätes bei rotierend angetriebenen Fräsrädern kann so eine obere Bodenschicht zuverlässig abgetragen werden. Zur Einstellung der Fräse ist diese dabei auch linear verschiebbar an der Fräsenaufnahme gelagert, welche gleichzeitig schwenkbar um eine horizontale Schwenkachse gelagert ist. Die Fräsenaufnahme kann dabei eine einfache seitliche Lagerung mit Fixiereinrichtung oder eine klammerartige Aufnahme sein. Vorzugsweise sind die Drehachsen der Fräsräder in Längsrichtung des Trägergeräts gerichtet.
  • Besonders bevorzugt ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass das Trägergerät eine erste Verfahreinheit und eine zweite Verfahreinheit aufweist, welche in einer Querrichtung voneinander beabstandet sind, und dass zwischen den beiden Verfahreinheiten die Fräse gelagert ist. Die Fräse kann so in einem Mittenbereich zwischen den beiden Verfahreinheiten an dem Trägergerät gelagert werden. Insbesondere kann die Fräse dabei innerhalb der Umfangsabmessungen in Längsrichtung und in Querrichtung des Trägergerätes angeordnet sein, so dass bei einem Verfahren des Trägergerätes eine besonders gute Stabilität der Fräsvorrichtung erzielbar ist.
  • Bei einer Weiterbildung nach der Erfindung ist vorteilhaft, dass die Verfahreinheiten relativ zueinander verstellbar sind, insbesondere in einer Vertikalrichtung. Insbesondere bei einem flächenmäßigen Abfräsen einer Oberfläche kann so die Oberfläche linienförmig mit der Fräsvorrichtung bearbeitet werden. Dabei kann die Fräsvorrichtung entlang einer Fräskante verfahren werden, wobei sich eine erste Verfahreinheit noch auf der unbearbeiteten und damit einer höher liegenden Fläche befindet, während die zweite Verfahreinheit bereits an der abgefrästen und damit tieferliegenden Fläche angeordnet ist. Durch individuelle Höhenverstellbarkeit kann eine Verkippung der Fräse vermieden und ein besonders gleichmäßiges Abtragen einer Bodenschicht erreicht werden. Die Verfahreinheiten können insbesondere über Stellzylinder zueinander höhenverstellbar sein.
  • Grundsätzlich können die Verfahreinheiten in jeder geeigneten Weise ausgeführt werden, etwa mit Rädern oder Schreitwerken. Besonders zweckmäßig ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass die Verfahreinheiten als Raupenfahrschiffe ausgebildet sind. Diese sind besonders effizient und geländegängig, außerdem verringern sie bei identischer Gesamtbreite die Flächenpressung auf den Boden im Vergleich zu Rädern oder Schreitwerken
  • Für eine gute Verstellbarkeit der Fräse an dem Trägergerät ist es nach einer Ausführung der Erfindung bevorzugt, dass die Schwenkeinrichtung in einer Vertikalrichtung verstellbar an dem Trägergerät gelagert ist. Hierzu kann eine Einzelführung oder zwei parallele Führungen an dem Trägergerät angeordnet sein, entlang welchem die Fräse direkt oder über eine Halterung verfahrbar gelagert ist. Zum Verstellen können vorzugsweise mindestens ein oder mehrere Linearantriebe vorgesehen sein.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass an jeder Verfahreinheit mindestens eine vertikale Linearführung angeordnet ist, an welcher die Schwenkeinrichtung gelagert ist. Die Schwenkeinrichtung kann dabei als ein Joch oder ein Verbindungselement zwischen den zwei Verfahreinheiten dienen. Das Trägergerät kann jedoch insgesamt einen Aufbau aufweisen, welcher insgesamt ein Traggestell für das Trägergerät bildet. Über die Schwenkeinrichtung kann grundsätzlich auch die mindestens eine Linearführung verschwenkt werden. Alternativ kann auch nur eine Verfahreinheit mit ausreichender Verstellmöglichkeit nach oben und unten vertikal verstellbar gelagert sein, sofern der Fräsrahmen ebenfalls linear verstellbar an der Schwenkeinrichtung gelagert ist.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung besteht darin, dass die Fräsenaufnahme klammerartig ausgebildet und mindestens eine Antriebseinheit zum linearen Verschieben der Fräse angeordnet ist. Die Fräse kann dabei einen herkömmlichen eckigen Fräsenrahmen und/oder eine eckige oder runde Fräsenführung aufweisen. Die Fräsenaufnahme kann klammerartig mit einem entsprechenden rechteckigen oder runden Aufnahmequerschnitt ausgebildet sein. Über einen Linearantrieb, welcher mindestens einen Stellzylinder, einen Seilantrieb oder eine Zahnstange mit Antriebsritzel aufweisen kann, kann die Fräse entlang des Fräsenrahmens zuverlässig linear verschoben werden. Hierdurch kann in Zusammenwirken mit der Schwenkeinrichtung, welche insbesondere den Fräsenrahmen verschwenken kann, eine gewünschte Fräsposition der Fräse zum Boden eingestellt werden.
  • Für einen besonders guten Fräsfortschritt ist es weiterhin vorteilhaft, dass am Fräsenrahmen eine Absaugpumpe angeordnet ist, welche mit der Absaugöffnung in Verbindung steht. Hierdurch kann abgefrästes Bodenmaterial unmittelbar an den Fräsrädern abgesaugt und abgefördert werden. Insbesondere drehen dabei die Fräsräder gegenseitig nach innen in Richtung zu der mindestens einen Absaugöffnung.
  • Besonders bevorzugt kann es dabei sein, dass zumindest der abzufräsende Bereich unter Wasser liegt, so dass die Absaugöffnung stets unterhalb des Wasserspiegels liegt und das abgefräste Bodenmaterial zusammen mit umgebender Flüssigkeit zuverlässig abgesaugt werden kann.
  • In einem distalen Bereich der Fräse kann entsprechend ein Abförderschlauch zum Ableiten des abgesaugten Bodenmaterials, etwa zu einer rückwärtigen Aufnahme, vorgesehen sein. Diese Aufnahme für das Bodenmaterial kann über oder unter Wasser liegen. Die Aufnahme kann einen oder mehrere Behälter aufweisen.
  • Für einen guten Fräsbetrieb ist es weiterhin vorteilhaft, dass im Bereich der Fräsräder ein Auffangelement für abgefrästes Bodenmaterial angeordnet ist. Hierdurch wird verhindert, dass abgefrästes Bodenmaterial, insbesondere Steine, unkontrolliert von der Frässtelle weggeschleudert werden. Zudem kann durch ein Auffangelement, insbesondere wenn es haubenartig über der Frässtelle angeordnet ist, ein Absaugen des abgetragenen Bodenmaterials begünstigt werden. Auch einer Verschmutzung der Umgebung wird hierdurch entgegengewirkt.
  • Ein zielgenaues Abfräsen einer Bodenschicht kann nach einer Weiterbildung der Erfindung noch dadurch verbessert werden, dass die Fräsräder zusammen an einer Schwenkeinheit gelagert sind, welche schwenkbar am Fräsrahmen gelagert ist. Hierdurch kann ein Einstellwinkel der Fräsräder gegenüber der zu bearbeitenden Bodenfläche unabhängig von der Stellung des Fräsenrahmens eingestellt und verstellt werden.
  • Die vorzugsweise insgesamt vier Fräsräder, welche jeweils paarweise an einem Lagerschild angeordnet sind, sind gemeinsam an der Schwenkeinheit gelagert, welche auch als Schwenkkopf bezeichnet werden kann. Insbesondere um eine im Betrieb horizontale Schwenkachse kann die Schwenkeinheit mittels einer Stelleinrichtung, insbesondere mindestens eines Stellzylinders, gegenüber dem weiteren Fräsenrahmen verstellt werden.
  • Grundsätzlich kann die Fräsvorrichtung an Land eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass diese zum Einsatz unter Wasser ausgebildet ist und dass mindestens eine Verbindungsleitung zur Energieversorgung und/oder für Daten vorgesehen ist. Die entsprechenden Aggregate sind mit den notwendigen Dichtungen versehen, so dass die Fräsvorrichtung an einem Gewässergrund, insbesondere auch am Meeresgrund mit einer Tiefe von einigen hundert Metern oder einigen tausend Metern, etwa zum Abbau von Bodenschätzen, eingesetzt werden kann.
  • Grundsätzlich kann die Fräsvorrichtung mit einer autarken Energieversorgung, insbesondere einer Batterie, versehen sein. Vorzugsweise ist zur Versorgung von Energie und/oder Daten eine Versorgungsleitung, ein sogenanntes Umbilical, vorgesehen, welches mit einer rückwärtigen Einheit verbunden ist. Die rückwärtige Einheit kann dabei selbst unter Wasser liegen oder vorzugsweise ein Versorgungsschiff an der Wasseroberfläche sein.
  • Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Fräsen von Boden mit der erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung, wobei die Fräse mittels der Schwenkeinrichtung in eine geneigte Position gegenüber der Horizontalen verschwenkt wird und zum Fräsen einer oberen Bodenschicht die geneigte Fräse mit dem Trägergerät entlang des Bodens verfahren wird.
  • Nach der Positionierung der Fräse am Trägergerät erfolgt somit die eigentliche Vorschubbewegung durch ein horizontales Verfahren des Trägergerätes entlang des Bodens. Dies ermöglicht ein effizientes Abtragen einer offenliegenden Bodenschicht.
  • Zur Gewinnung des Bodenmaterials ist es nach einer Verfahrensvariante der Erfindung bevorzugt, dass das abgefräste Bodenmaterial über eine Absaugpumpe am Fräsenrahmen abgesaugt wird. Das abgesaugte Bodenmaterial kann zu einer rückwärtigen Aufnahme weiter gefördert und von dort weiter abtransportiert werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante ergibt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch, dass die Fräsräder gegenüber dem geneigten Fräsenrahmen verschwenkt werden. Das Verschwenken kann dabei um eine horizontale Schwenkachse erfolgen. Dies ermöglicht eine weitere Feineinstellung oder Justierung der Fräsräder.
  • Eine besonders vorteilhafte Einsatzvariante ergibt sich weiter dadurch, dass das Fräsen unter Wasser an einem Gewässergrund ausgeführt wird. Hierdurch können insbesondere Bodenschätze an einem Gewässergrund, insbesondere an einem Meeresgrund, effizient gewonnen werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter beschrieben, welches schematisch in den Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung;
    Fig. 2
    eine teilgeschnittene Seitenansicht der Fräsvorrichtung von Figur 1;
    Fig. 3
    eine Vorderansicht der Fräsvorrichtung von Figur 1 beim Abfräsen mit geneigten Fräsrädern;
    Fig. 4
    eine teilgeschnittene Seitenansicht der Fräsvorrichtung von Figur 3;
    Fig. 5
    eine teilgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung mit Schwenkeinheit und horizontal verschwenkten Fräsrädern im Fräsbetrieb;
    Fig. 6
    eine Vorderansicht der Fräsvorrichtung von Figur 5 beim Fräsen eines ersten Schlitzes;
    Fig. 7
    eine weitere Vorderansicht der Fräsvorrichtung von Figur 6 bei einer teilweise bereits abgetragenen Bodenschicht.
  • Eine erste erfindungsgemäße Fräsvorrichtung 10 mit einem mobilen Trägergerät 12 und einer daran gelagerten Fräse 30 in einer rückgezogenen Ausgangsposition ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Das mobile Trägergerät 12 weist eine erste Verfahreinheit 13 und eine dazu parallele und beabstandete zweite Verfahreinheit 14 auf, welche beide als Raupenfahrschiffe ausgebildet sind. An der ersten Verfahreinheit 13 und der zweiten Verfahreinheit 14 sind jeweils zwei vertikal gerichtete und voneinander beabstandete stangenförmige Linearführungen 18 ausgebildet, entlang welchen eine Fräsenaufnahme 20 mit einer Schwenkeinrichtung 26 vertikal verfahrbar gelagert ist. Hierzu sind an den Außenseiten der Schwenkeinrichtung 26 Führungshülsen 28 vorgesehen, welche entlang den Linearführungen 18 geführt sind.
  • Die Fräse 30 weist einen gestellartigen Fräsenrahmen 32 auf, an dessen Unterseite zwei Lagerschilde 48 angeordnet sind. An jedem plattenförmigen Lagerschild 48 sind zu beiden Seiten je ein Fräsrad 50 drehend gelagert und angetrieben, welche ein Fräsradpaar bilden. Somit sind am unteren Ende des Fräsenrahmens 32 insgesamt vier Fräsräder 50 in je zwei Fräsradpaaren angeordnet. Zwischen den zwei Fräsradpaaren ist an der Unterseite des Fräsenrahmens 20 ein Absaugkasten 45 mit mindestens einer Absaugöffnung 46 angeordnet. Der Absaugkasten 45 mit der mindestens einen Absaugöffnung 46 steht mit einer Absaugpumpe 34 am Fräsenrahmen 32 in Leitungsverbindung, so dass beim Fräsen abgetragenes Bodenmaterial über die mindestens eine Absaugöffnung 46 abgesaugt und über eine nur teilweise dargestellte Verbindungsleitung 38 mit Abförderschlauch nach oben zu einem rückwärtigen Bereich abgefördert werden kann.
  • Wie anschaulich in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, wird zum Abfräsen einer oberen Schicht eines Bodens 3 mittels der Schwenkeinrichtung 26 die klammerartige oder kastenartige Fräsenaufnahme 20 in eine geneigte Position gegenüber der Horizontalen verschwenkt. Weiter wird über eine nicht näher dargestellte Antriebseinrichtung an der Fräsenaufnahme 20 die Fräse 30 nach unten in Richtung auf den Boden 3 verfahren, wobei die Fräse 30 in der Fräsenaufnahme 20 linear geführt und in einer gewünschten Position mittels einer Klemmeinrichtung festlegbar ist.
  • Bei rotierend angetriebenen Fräsrädern 50 und einem linearen Verfahren des Trägergerätes 12 nach vorne wird Bodenmaterial abgetragen, wobei ein Abtragsschlitz 5 entlang der Oberfläche des Bodens 3 erzeugt wird. Bei diesem Verfahren der Fräsvorrichtung 10 ist die Fräse 30 so geneigt und zum Boden 3 positioniert, dass die Abtragselemente an den Fräsrädern 50 an einer geneigten Ortsbrust 7 des Bodens 3 anstehen, wie anschaulich Figur 4 zu entnehmen ist.
  • Vorzugsweise befinden sich zumindest die Fräsräder 50 bei diesem Bearbeiten unter Wasser, wobei jedoch auch die Fräsvorrichtung 10 insgesamt unter Wasser, insbesondere an einem Gewässergrund, vorzugsweise einem Meeresgrund, eingesetzt werden kann. Um ein möglichst zuverlässiges Absaugen des abgetragenen Bodenmateriales sicherzustellen, ist zwischen dem Fräsenrahmen 32 und den Fräsrädern 50 ein haubenartiges Auffangelement 60 angeordnet, welches zumindest einen oberen Bereich der Fräsräder haubenartig abdeckt.
  • In den Figuren 5 bis 7 ist eine weitere abgewandelte Ausführung einer erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung 10 dargestellt, wobei der grundsätzliche Aufbau hinsichtlich des Trägergerätes 12 sowie der Fräsenaufnahme 20 mit der Schwenkeinrichtung 26 dem Aufbau der zuvor beschriebenen Fräsvorrichtung 10 nach Figuren 1 bis 4 entspricht.
  • In Abweichung zu der ersten Ausführungsform ist bei der Fräsvorrichtung 10 nach den Figuren 5 bis 7 eine Fräse 30 mit einem Fräsenrahmen 32 vorgesehen, welcher an seiner Unterseite eine Schwenkeinheit 40 mit Fräsrädern 50 aufweist. Die Schwenkeinheit 40 mit den Fräsrädern 50 kann um eine horizontale Schwenkachse mittels eines Schwenkantriebes 42, welche mindestens einen Stellzylinder aufweist, verschwenkt werden. Hierdurch kann die Schwenkeinheit 40 mit den daran gelagerten Fräsrädern 50 zusätzlich gegenüber einem hinteren Teil des Fräsenrahmens 32 verschwenkt und angestellt werden, wie anschaulich in Figur 5 dargestellt ist.
  • Insbesondere ist es hierdurch ermöglicht, die Fräsräder 50 horizontal zum Boden 3 anzuordnen, wobei die Radachsen der Fräsräder 50 vertikal gerichtet sind. Hierdurch wird im Boden 3 ein Abtragsschlitz 5 mit einer Schlitztiefe erstellt werden, welcher der Fräsbreite eines Paares von Fräsrädern 50, also von zwei nebeneinander angeordneten Fräsrädern 50 entspricht.
  • Bei dem Erstellen eines ersten Abtragsschlitzes 5 im Boden können die erste Verfahreinheit 13 und die zweite Verfahreinheit 14 niveaugleich angeordnet sein, wie anschaulich in Figur 6 dargestellt ist.
  • Mit der erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung 10 können parallel nebeneinander liegende und unmittelbar aneinander angrenzende Abtragsschlitze 5 im Boden 3 erstellt werden, so dass eine Bodenoberfläche großflächig abgetragen oder abgebaut werden kann. Dies ist insbesondere zur Gewinnung von oberflächennahen Bodenschätzen vorteilhaft. Bei einem derartigen großflächigen Abtragen bietet die erfindungsgemäße Fräsvorrichtung 10 den Vorteil, dass mittels der Linearführungen 18 die Verfahreinheiten 13, 14 in unterschiedlichen Höhen zueinander angeordnet werden können, wie anschaulich in Figur 7 dargestellt ist. So kann sich die erste Verfahreinheit 13 bereits an einem tiefer liegenden Grund eines vorausgegangenen Abtragschlitzes 5 befinden, während die zweite Verfahreinheit 14 noch an der unbearbeiteten und damit höher liegenden Oberfläche des Bodens 5 angeordnet ist. Die Höhenverstellbarkeit der Verfahreinheiten 13, 14 erlaubt ein niveaugleiches Abarbeiten einer oberen Bodenschicht ohne die Gefahr einer Verkippung der Fräsvorrichtung 10.

Claims (15)

  1. Fräsvorrichtung zum Fräsen von Boden (3) unter Wasser mit einem mobilen Trägergerät (12) und einer Fräse (30), welche einen Fräsenrahmen (32) aufweist, an dessen unterem Ende zwei Paare von Fräsrädern (50) gelagert sind, zwischen denen eine Absaugöffnung (46) zum Absaugen von gefrästem Bodenmaterial vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in einem Mittenbereich des mobilen Trägergerätes (12) der Fräsenrahmen (32) an einer Fräsenaufnahme (20) linear verschiebbar gelagert ist, welche mittels einer Schwenkeinrichtung (26) um eine horizontale Schwenkachse verschwenkbar ist.
  2. Fräsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Trägergerät (12) eine erste Verfahreinheit (13) und eine zweite Verfahreinheit (14) aufweist, welche in einer Querrichtung voneinander beabstandet sind, und
    dass zwischen den beiden Verfahreinheiten (12, 14) die Fräse (30) gelagert ist.
  3. Fräsvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verfahreinheiten (13, 14) relativ zueinander verstellbar sind, insbesondere in einer Vertikalrichtung.
  4. Fräsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verfahreinheiten (13, 14) als Raupenfahrschiffe ausgebildet sind.
  5. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schwenkeinrichtung (26) in einer Vertikalrichtung verstellbar an dem Trägergerät (12) gelagert ist.
  6. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an jeder Verfahreinheit (13, 14) mindestens eine vertikale Linearführung (18) angeordnet ist, an welcher die Schwenkeinrichtung (26) gelagert ist.
  7. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Fräsenaufnahme (20) klammerartig ausgebildet und mindestens eine Antriebseinheit zum linearen Verschieben der Fräse (20) angeordnet ist.
  8. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass am Fräsenrahmen (32) eine Absaugpumpe (34) angeordnet ist, welche mit der Absaugöffnung in Verbindung steht.
  9. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Bereich der Fräsräder (50) ein Auffangelement (60) für abgefrästes Bodenmaterial angeordnet ist.
  10. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Fräsräder (50) zusammen an einer Schwenkeinheit (40) gelagert sind, welche schwenkbar am Fräsenrahmen (32) gelagert ist.
  11. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass diese zum Einsatz unter Wasser ausgebildet ist und
    dass mindestens eine Verbindungsleitung (38) zur Energieversorgung und/oder für Daten vorgesehen ist.
  12. Verfahren zum Fräsen von Boden mit einer Fräsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Fräse (30) mittels der Schwenkeinrichtung (26) in eine geneigte Position gegenüber der Horizontalen verschwenkt wird und
    dass zum Fräsen einer oberen Bodenschicht die geneigte Fräse (30) mit dem Trägergerät (12) entlang des Bodens (3) verfahren wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das abgefräste Bodenmaterial über eine Absaugpumpe (34) am Fräsenrahmen (32) abgesaugt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Fräsräder (50) gegenüber dem geneigten Fräsenrahmen (32) verschwenkt werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Fräsen unter Wasser an einem Gewässergrund ausgeführt wird.
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