EP4311882A1 - Schlitzwandfräse und verfahren zum bilden eines frässchlitzes im boden - Google Patents

Schlitzwandfräse und verfahren zum bilden eines frässchlitzes im boden Download PDF

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EP4311882A1
EP4311882A1 EP22187410.0A EP22187410A EP4311882A1 EP 4311882 A1 EP4311882 A1 EP 4311882A1 EP 22187410 A EP22187410 A EP 22187410A EP 4311882 A1 EP4311882 A1 EP 4311882A1
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EP
European Patent Office
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milling
machine according
diaphragm wall
box
folding tooth
Prior art date
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Pending
Application number
EP22187410.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kristina HEINDL
Johannes Herb
Sebastian Soier
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to US18/355,205 priority patent/US20240035252A1/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
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    • E02F5/02—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches
    • E02F5/08—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches with digging wheels turning round an axis
    • 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
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    • E02F3/24—Digging wheels; Digging elements of wheels; Drives for wheels
    • E02F3/245—Digging wheels; Digging elements of wheels; Drives for wheels with digging elements mounted movable relative to the wheel
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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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
    • E02F3/9231—Suction wheels with axis of rotation parallel to longitudinal axis of the suction pipe
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    • E02F9/28—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2808—Teeth
    • E02F9/2858—Teeth characterised by shape
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    • E02F9/28—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2866—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits for rotating digging elements

Definitions

  • the invention relates to a trench wall cutter with a cutter frame, at least one rotationally drivable cutter wheel, which is provided with cutter teeth on its circumference, at least one bearing plate, which is arranged on the underside of the cutter frame and is designed to store the at least one cutter wheel, at least one conveyor box, which at least one opening for conveying removed soil material and/or for supplying suspension is formed and is arranged in the area of the at least one end shield, wherein the at least one cutting wheel has at least one folding tooth on its side facing the end shield, which is between an unfolded position in which the folding tooth removes soil material below the end shield, and a folded position can be adjusted for passing the end shield, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for forming a milling slot in the ground according to the preamble of claim 13.
  • Generic diaphragm wall cutters come from the EP 1 548 192 B1 or the EP 0 291 027 B1 out.
  • the problem is that soil areas immediately below the bearing shield and next to the bearing shield cannot easily be removed by the cutting wheels.
  • so-called folding teeth are arranged on the milling wheels on the side of the milling wheels which adjoins the end shield.
  • the folding teeth can be folded out into an area next to and below the end shield to work off a floor area underneath, while the folding teeth are folded in again as the milling wheel continues to rotate so that the end shield is not damaged by the milling teeth.
  • the removed soil material can alternatively remain in the milling slot, with suspension being able to be fed into the area of the milling wheels via a feed device.
  • a so-called soil mortar can be created in situ in the milling slot with the removed soil material and an added cement suspension.
  • the floor mortar can remain in the slot and harden to form a so-called slot wall.
  • the suction box or a corresponding feed device which will hereinafter be referred to collectively as the conveyor box, should be arranged as close as possible to the milling wheels for good functionality.
  • this allows reliable suction of removed soil material or reliable, effective injection of suspension into the area of the milling wheels.
  • the milling teeth can run close to the conveyor box with the at least one opening, so that the at least one opening on the conveyor box is kept clear by the milling teeth and the risk of clogging by removed soil material is thus reduced.
  • the folding teeth cannot protrude radially further than the fixed milling teeth on the adjacent circumference of the milling wheel when passing the conveyor box. This limits the length of the folding tooth.
  • the folding tooth on the milling wheel must be arranged and designed in such a way that it protrudes at a relatively flat angle towards the end shield in order to remove the soil material below the milling blade. This is unfavorable in terms of the load on the folding teeth.
  • the invention is based on the object of specifying a trench wall cutter and a method with which a particularly efficient creation of a slot in the ground is possible.
  • the trench wall cutter according to the invention is characterized in that a conveyor side facing the cutting wheel is provided on the conveyor box with the at least one opening, past which the milling teeth and the at least one folding tooth run past with little or no distance, with a recess on the conveyor side for the passage of the at least one folding tooth is formed.
  • the invention is based on the knowledge that an improvement in creating a milling slot is achieved by the folding tooth protruding at the steepest possible angle relative to a center plane of the end shield or a direction of advance. The smaller this angle is in relation to a center plane of the end shield, the smaller the remaining material web on the ground below the milling shield.
  • An angle of attack of the folding tooth in the unfolded position can become smaller the longer the folding tooth is.
  • the length of the folding tooth is limited by the need to pass an adjacent conveyor box.
  • the conveyor box for the passage of the fixed milling teeth on the one hand and the at least one folding tooth on the other hand is not designed in the same way. Rather, a recess is formed on the conveyor box for the passage of the at least one folding tooth relative to the adjacent areas of the conveyor box, which are provided for the passage of the fixed milling teeth.
  • This recess makes it possible to provide a longer folding tooth so that, on the one hand, it can remove the soil material below the milling blade at a steeper angle and can still reliably run past the conveyor box.
  • the passage of the fixed milling teeth and also the at least one folding tooth on the conveyor box can take place with a small distance or even with a slight contact of the teeth with the conveyor box, so that the teeth can contribute to keeping the at least one opening on the conveyor box clear.
  • a preferred embodiment of the invention is that the at least one folding tooth protrudes radially in relation to fixed milling teeth when passing the conveying side of the conveying box.
  • the folding tooth projects radially relative to the adjacent or even all fixed milling teeth.
  • the extent of the radial protrusion corresponds to the depth of the depression on the conveying side of the conveying box.
  • it can run past the conveyor box in a folded position, an unfolded position or a position in between.
  • the bearing plate is plate-shaped and that a cutting wheel is mounted on each side of the bearing plate to form a pair of cutting wheels.
  • a substantially symmetrical load can be achieved on the end shield. This is beneficial for the service life of the trench wall cutter.
  • a particularly efficient trench wall milling machine is achieved in that two end shields, each with a pair of milling wheels, are arranged on the underside of the milling frame.
  • the at least one milling box is arranged centrally between two end shields.
  • the conveyor box which can be designed as a suction box and/or as a feed device, can thus be arranged in a central position to the total of four milling wheels. This allows for an efficient removal of milled soil material or an efficient delivery of suspension if the delivery box is used in situ in the milling slot for a CSM TM process for producing a floor mortar.
  • the delivery box is connected via a suction line to a suction pump for removing removed soil material.
  • Removed soil material in the area of the milling wheels can be sucked in via the conveyor box and conveyed upwards out of the milling slot.
  • the suction pump can preferably be arranged directly on the milling frame and/or on the ground surface.
  • the trench wall cutter can be manufactured in particular for a two-stage process for creating a milling slot in the ground, with the slot being created in a first stage using a supporting liquid, which is then replaced by a hardenable mass in a second stage.
  • the milled soil material can be processed on the soil surface in a processing plant and then at least partially returned to the milling slot to form the hardenable mass.
  • the delivery box is connected via a feed line to a feed device for feeding a suspension.
  • the feed device can inject suspension into the area of the milling wheels, in particular under pressure.
  • a suspension can be supplied in order to process removed soil material directly in situ in the milling slot into a soil mortar.
  • the floor mortar can then remain in the floor to form a diaphragm wall.
  • the feed device can have an injection pump.
  • the conveyor box can only have a vaguely box shape have, wherein one or more openings can be designed as nozzle openings for targeted injection of the suspension under pressure.
  • the conveyor box can have almost any shape. Particularly when used for suction of milled soil material, it is preferred according to one embodiment of the invention that the conveyor box has a wedge-shaped, downward-directed section with wedge surfaces, which form the conveyor side with at least one opening on both sides.
  • the conveyor box can thus have a downwardly directed wedge structure, with at least one opening, preferably for suctioning off soil material, being formed on the two mutually angled wedge surfaces. The openings thus face the respective milling wheels and can ensure good removal of removed soil material or the targeted injection of a suspension into the area of the milling wheels.
  • the conveying side it is particularly expedient that several openings are provided on the conveying side.
  • several openings can be provided in particular on each wedge surface. This allows particularly efficient conveying or feeding.
  • a particularly robust design of the trench wall cutter is achieved in that at least one wear plate is arranged on the conveying side and in order to form the recess, the wear plate has a thickness reduction in the area of the recess or is omitted in this area.
  • the wear plate can be attached to the conveyor box in a substantially detachable manner, in particular by separable weld seams.
  • the depression can be achieved in a particularly simple manner by omitting the wear plate for the folding tooth to pass the conveyor box along the travel path.
  • the wear plate can be thinned in this area or a thinner wear plate can be used.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that when a pair of milling wheels are arranged on a bearing plate, a common recess is formed on the conveying side of the conveying box for the folding teeth of the two milling wheels.
  • a central conveyor box on the trench wall cutter be provided, with a continuous recess being provided approximately in a central area of the conveyor box on each conveyor side. This continuous recess can be used both by the folding tooth on one side of the end shield and by the opposite folding tooth on the other side of the end shield.
  • the trench wall cutter can basically be newly formed or an existing trench wall cutter can be converted according to the invention. If a corresponding recess is provided on a conveyor box, the folding tooth can then be made correspondingly longer. According to one embodiment of the invention, it is particularly advantageous that the at least one folding tooth has an angle of less than or equal to 45° in its unfolded position relative to a center plane of the end shield.
  • the folding tooth can be extended with the arrangement according to the invention and thus in any case an improved removal of soil material can be achieved directly below the end shield.
  • the steeper or smaller the angle of the folding tooth in its unfolded position the better the soil removal.
  • the length of the folding tooth must always be designed such that the folding tooth in its unfolded position extends at least to a central plane of the bearing plate, so that an underlying floor area can be reliably processed from both sides of a pair of cutting wheels.
  • the invention also includes a method for forming a milling slot in the ground, the method being characterized in that at least one of the previously described trench wall milling machines according to the invention is used.
  • the advantages described above can be achieved when creating a milling slot in the ground.
  • the method can in particular also be used to form a diaphragm wall, with a hardenable mass being introduced or formed within the milled slot formed to create the diaphragm wall.
  • FIGS. 1 and 2 show a schematic representation of a trench wall cutter 10 according to the invention with a cutter frame 12, which is only indicated very schematically, on the underside of which two end shields 14 are arranged next to one another.
  • a milling wheel 30 can be rotatably mounted on each side of each plate-shaped bearing plate 14.
  • the milling wheels 30 are driven in rotation to remove soil material via a drive device (not shown), which can each include a hub motor within the milling wheels 30 or a drive motor on the milling frame 12 with a gear arrangement in the bearing plate 14.
  • Fixed milling teeth, not shown, are arranged on the outer circumference of the milling wheels 30 in a generally known manner.
  • a conveyor box 20, preferably directed parallel to the axes of the milling wheels 30, can be arranged on the underside of the milling frame 12 between the two end shields 14.
  • the conveyor box 20 has a base body 22 with a downwardly directed wedge-shaped section 23.
  • a conveyor side 24 with openings 28 can be arranged on the wedge surfaces of the wedge-shaped section 23.
  • the delivery box 20 can be designed as a suction box, which can be connected to a suction pump (not shown) on the milling frame 12. This can be done via the openings 28 removed soil material with surrounding liquid is sucked into the openings 28 and conveyed upwards through the milling frame 12.
  • a recess 26 is formed on the conveying sides 24 of the conveying box 20 for folding teeth 40 to move past the milling wheels 30.
  • the recess 26 is formed in that a wear plate 25 is applied to the remaining areas of the conveying side 24, which is omitted in the area of the recess 26.
  • the folding teeth 40 on the milling wheels 30 are designed so that they protrude into the area of the recess 26 on the conveyor box 20.
  • the folding teeth 40 can be designed with such a length that they run past the conveyor box 20 at the bottom of the recess 26 with a small distance, which is preferably less than a thickness of the wear plate 25, or in particular lightly contact and scratch it.
  • the openings 28 in the area of the recess 26 can be kept free from clogging, for example by rock material, by the folding teeth 40.
  • the conveyor teeth, not shown, on the milling wheels 30 can be designed with a corresponding fixed length, so that they run past the protruding wear plates 25 with a correspondingly small distance or also lightly contact and scratch them.
  • FIG. 4 This arrangement and design of the folding teeth 40 is particularly clear from the Figures 3 and 4 out.
  • the folding tooth 40 which can be accommodated in a tooth holder 42, which is pivotally mounted about a pivot axis 32 on the cutting wheel 30, is shown in a folded position in which the folding tooth 40 is rectified and spaced from the bearing plate 14. In this folded position, the folding tooth 40 can easily contact the bottom of the recess 26 on the conveyor box 20 when the milling wheels 30 rotate in order to keep the opening 28 clear in the area of the recess 26.
  • the folding tooth 40 can be designed with a greater length.
  • Figure 5 A folding tooth designed according to the invention is shown in its unfolded position on the cutting wheel 30, with the folding tooth 40 below the bearing plate 14 ground material can remove and occupies an angle a relative to a center plane 16 of the end shield 14.
  • a material web 7 remains below the bearing plate 14 on the milling base 5 of the floor 3. This also extends over the milling cross section into the side wall of the milling slot.
  • the folding tooth 40 should be in its unfolded position according to Figure 5 extend at least to the center plane 16 of the bearing plate 14, since the opposite bottom area is surrounded by the folding tooth 40 of the opposite cutting wheel 30, which in Figure 5 is not shown, is removed.
  • the longer the folding tooth 40 the smaller the angle of attack a relative to the center plane 16 and the smaller and flatter the remaining material web 7 on the milling base 5 and correspondingly on the side wall.
  • FIG. 6 This becomes clear when compared to the schematic representation of a conventional trench wall cutter Figure 6 .
  • the representation according to Figure 6 basically corresponds to the representation of Figure 5 , although a conventional folding tooth 40 is shorter.
  • the material web 7 remaining on the milling base 5 is correspondingly larger and more massive in a conventional trench wall milling machine.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schlitzwandfräse mit einem Fräsenrahmen, mindestens einem drehend antreibbaren Fräsrad, welches an seinem Außenumfang Fräszähne zum Abtragen von Bodenmaterial aufweist, mindestens einem Lagerschild, welches an der Unterseite des Fräsenrahmens angeordnet und zum Lagern des mindestens einen Fräsrades ausgebildet ist, mindestens einem Förderkasten, welcher mindestens eine Öffnung zum Abfördern von abgetragenem Bodenmaterial und/oder zum Zuführen einer Suspension ausgebildet und im Bereich des mindestens einen Lagerschildes angeordnet ist, wobei das mindestens eine Fräsrad an seiner dem Lagerschild zugewandten Seite mindestens einen Klappzahn aufweist, welcher zwischen einer ausgeklappten Position, in welcher der Klappzahn unterhalb des Lagerschildes Bodenmaterial abträgt, und einer eingeklappten Position zum Vorbeilauf an dem Lagerschild verstellbar ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Förderkasten eine dem Fräsrad zugewandte Förderseite mit mindestens einer Öffnung vorgesehen ist, an welcher die Fräszähne und der mindestens eine Klappzahn ohne oder mit geringem Abstand vorbeilaufen, wobei an der Förderseite eine Vertiefung gegenüber angrenzenden Bereichen für den Vorbeilauf des mindestens einen Klappzahnes ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schlitzwandfräse mit einem Fräsenrahmen, mindestens einem drehend antreibbaren Fräsrad, welches an seinem Umfang mit Fräszähnen versehen ist, mindestens einem Lagerschild, welches an der Unterseite des Fräsenrahmens angeordnet und zum Lagern des mindestens einen Fräsrades ausgebildet ist, mindestens einem Förderkasten, welcher mindestens eine Öffnung zum Abfördern von abgetragenem Bodenmaterial und/oder zum Zuführen von Suspension ausgebildet und im Bereich des mindestens einen Lagerschildes angeordnet ist, wobei das mindestens eine Fräsrad an seiner dem Lagerschild zugewandten Seite mindestens einen Klappzahn aufweist, welcher zwischen einer ausgeklappten Position, in welcher der Klappzahn unterhalb des Lagerschildes Bodenmaterial abträgt, und einer eingeklappten Position zum Vorbeilauf an dem Lagerschild verstellbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Bilden eines Frässchlitzes im Boden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
  • Gattungsgemäße Schlitzwandfräsen gehen beispielsweise aus der EP 1 548 192 B1 oder der EP 0 291 027 B1 hervor. Bei Schlitzwandfräsen mit seitlich an einem Lagerschild angeordneten Fräsrädern besteht das Problem, dass Bodenbereiche unmittelbar unterhalb des Lagerschildes und neben dem Lagerschild nicht ohne weiteres von den Fräsrädern abgetragen werden können. An den Fräsrädern sind zu diesem Zweck sogenannte Klappzähne an der Seite der Fräsräder angeordnet, welche an das Lagerschild angrenzt. Etwa durch eine Nockensteuerung können die Klappzähne in einen Bereich neben und unterhalb des Lagerschildes ausgeklappt werden, um einen darunterliegenden Bodenbereich abzuarbeiten, während bei einer Weiterdrehung des Fräsrades die Klappzähne wieder eingeklappt werden, so dass das Lagerschild nicht von den Fräszähnen beschädigt wird.
  • Weiterhin ist es bei Schlitzwandfräsen bekannt, im Bereich des Lagerschildes, vorzugsweise zwischen zwei angrenzenden Lagerschilden, einen sogenannten Absaugkasten anzuordnen. Über den Absaugkasten kann abgefrästes Bodenmaterial zusammen mit umgebender Suspension unmittelbar im Bereich der Fräsräder angesaugt und nach oben aus dem Frässchlitz abgefördert werden.
  • Bei einem sogenannten CSM™-Verfahren kann alternativ das abgetragene Bodenmaterial in dem Frässchlitz verbleiben, wobei über eine Zuführeinrichtung Suspension in den Bereich der Fräsräder zugeführt werden kann. Somit kann in situ im Frässchlitz mit dem abgetragenen Bodenmaterial und einer zugeführten Zementsuspension ein sogenannter Bodenmörtel erstellt werden. Der Bodenmörtel kann nach dem Beenden des Fräsens und Rückziehen der Schlitzwandfräse aus dem Schlitz in diesem verbleiben und zu einer sogenannten Schlitzwand aushärten.
  • Der Absaugkasten oder eine entsprechende Zuführeinrichtung, welche nachfolgend zusammenfassend als Förderkasten bezeichnet werden, sollen für eine gute Funktionsfähigkeit möglichst nahe an den Fräsrädern angeordnet sein. Dies erlaubt zum einen ein zuverlässiges Absaugen von abgetragenem Bodenmaterial beziehungsweise ein zuverlässiges, wirksames Einspritzen von Suspension in den Bereich der Fräsräder. Zum anderen können die Fräszähne an dem Förderkasten mit der mindestens einen Öffnung nahe vorbeilaufen, so dass die mindestens eine Öffnung am Förderkasten durch die Fräszähne freigehalten wird und so die Gefahr eines Zusetzens durch abgetragenes Bodenmaterial reduziert ist.
  • Dies bedingt, dass bei den bekannten Fräsrädern die Klappzähne beim Vorbeilauf an dem Förderkasten nicht radial weiter vorstehen können als die feststehenden Fräszähne am angrenzenden Umfang des Fräsrades. Dies begrenzt eine Länge des Klappzahnes. Dies wiederum hat zur Folge, dass der Klappzahn am Fräsrad so angeordnet und ausgebildet sein muss, dass dieser zum Abtragen des Bodenmateriales unterhalb des Frässchildes mit einem relativ flachen Winkel in Richtung auf das Lagerschild vorsteht. Dies ist hinsichtlich der Belastung des Klappzahne ungünstig.
  • Insbesondere führt eine derartige Stellung mit einem flachen Winkel dazu, dass unterhalb des Frässchildes noch ein relativ starker Materialsteg am Boden verbleibt. Je größer dieser Materialsteg des Bodens ist, umso mehr wird ein effizienter Vortrieb behindert und umso größer ist die Gefahr einer Ablenkung oder eines Verlaufens der Fräse von einer vorgesehenen Vortriebsrichtung. Der Materialsteg kann sich dabei auch entlang der Seite über die gesamte Tiefe des Frässchlitzes erstrecken. Dies stellt eine Beeinträchtigung und Schwächung des erstellten Schlitzwandelementes im Boden dar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlitzwandfräse und ein Verfahren anzugeben, mit welchen ein besonders effizientes Erstellen eines Schlitzes im Boden ermöglicht werden.
  • 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 13 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Schlitzwandfräse ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Förderkasten eine dem Fräsrad zugewandte Förderseite mit der mindestens einen Öffnung vorgesehen ist, an welcher die Fräszähne und der mindestens eine Klappzahn ohne oder mit geringem Abstand vorbeilaufen, wobei an der Förderseite eine Vertiefung für den Vorbeilauf des mindestens einen Klappzahnes ausgebildet ist. Dies ermöglicht, den Klappzahn mit einer größeren Länge auszubilden. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Verbesserung beim Erstellen eines Frässchlitzes dadurch erreicht wird, dass der Klappzahn in einem möglichst steilen Winkel gegenüber eine Mittenebene des Lagerschildes oder einer Vortriebsrichtung vorsteht. Je kleiner dieser Winkel in Bezug auf eine Mittenebene des Lagerschildes ist, umso kleiner ist der verbliebene Materialsteg am Boden unterhalb des Frässchildes.
  • Ein Anstellwinkel des Klappzahnes in der ausgeklappten Stellung kann umso kleiner werden, je größer eine Länge des Klappzahnes ist. Die Länge des Klappzahnes wird jedoch durch die Notwendigkeit des Vorbeilaufs an einem angrenzenden Förderkasten begrenzt.
  • Eine Erkenntnis der Erfindung besteht darin, den Förderkasten für den Vorbeilauf der feststehenden Fräszähne einerseits und des mindestens einen Klappzahnes andererseits nicht gleich auszubilden. Vielmehr wird an dem Förderkasten für den Vorbeilauf des mindestens einen Klappzahnes eine Vertiefung gegenüber den angrenzenden Bereichen des Förderkastens ausgebildet, welche für den Vorbeilauf der feststehenden Fräszähne vorgesehen sind.
  • Durch diese Vertiefung ist es möglich, einen längeren Klappzahn vorzusehen, so dass dieser einerseits in einem steileren Winkel das Bodenmaterial unterhalb des Frässchildes abtragen und gleichwohl zuverlässig an dem Förderkasten vorbeilaufen kann. Der Vorbeilauf der feststehenden Fräszähne und auch des mindestens einen Klappzahnes an dem Förderkasten kann dabei mit einem geringen Abstand oder sogar mit einem leichten Kontakt der Zähne zu dem Förderkasten erfolgen, so dass die Zähne zu einem Freihalten der mindestens einen Öffnung an dem Förderkasten beitragen können.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der mindestens eine Klappzahn bei einem Vorbeilauf an der Förderseite des Förderkastens radial gegenüber feststehenden Fräszähnen vorsteht. Insbesondere steht der Klappzahn gegenüber den angrenzenden oder sogar allen feststehenden Fräszähnen radial vor. Das Maß des radialen Vorstehens korrespondiert mit der Tiefe der Vertiefung an der Förderseite des Förderkastens. Abhängig von der Art des Steuerweges des mindestens einen Klappzahnes kann dieser an dem Förderkasten in einer eingeklappten Position, einer ausgeklappten Position oder einer dazwischenliegenden Position vorbeilaufen.
  • Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist es bevorzugt, dass das Lagerschild plattenförmig ausgebildet ist und dass an jeder Seite des Lagerschildes ein Fräsrad zum Bilden eines Paares von Fräsrädern gelagert ist. Hierdurch kann an dem Lagerschild eine im Wesentlichen symmetrische Belastung erzielt werden. Diese ist für die Lebensdauer der Schlitzwandfräse vorteilhaft.
  • Eine besonders effiziente Schlitzwandfräse wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, dass an der Unterseite des Fräsrahmens zwei Lagerschilde mit je einem Paar von Fräsrädern angeordnet sind. Mit einer derartigen Anordnung von insgesamt vier Fräsrädern, welche paarweise angeordnet sind, können Schlitze mit einem etwa rechteckigen Querschnitt im Boden erstellt werden.
  • Besonders zweckmäßig ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass der mindestens eine Fräskasten mittig zwischen zwei Lagerschilden angeordnet ist. Der Förderkasten, welcher als ein Absaugkasten und/oder als eine Zuführeinrichtung ausgebildet sein kann, kann so in einer zentralen Position zu den insgesamt vier Fräsrädern angeordnet sein. Dies erlaubt ein effizientes Abfördern von abgefrästem Bodenmaterial beziehungsweise ein effizientes Zufördern von Suspension, wenn der Förderkasten etwa für ein CSM™-Verfahren zur Herstellung eines Bodenmörtels in situ in dem Frässchlitz eingesetzt wird.
  • Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass der Förderkasten über eine Absaugleitung mit einer Absaugpumpe zum Abfördern von abgetragenem Bodenmaterial verbunden ist. Über den Förderkasten kann so abgetragenes Bodenmaterial im Bereich der Fräsräder angesaugt und nach oben aus dem Frässchlitz gefördert werden. Die Absaugpumpe kann dabei vorzugsweise unmittelbar am Fräsenrahmen und/oder auch an der Bodenoberfläche angeordnet sein. Die Schlitzwandfräse kann so insbesondere für ein zweistufiges Verfahren zum Erstellen eines Frässchlitzes im Boden hergestellt werden, wobei in einer ersten Stufe der Schlitz unter Verwendung einer Stützflüssigkeit erstellt wird, welche dann in einer zweiten Stufe durch eine aushärtbare Masse ersetzt wird. Das abgefräste Bodenmaterial kann an der Bodenoberfläche in einer Aufbereitungsanlage aufbereitet und dann zumindest teilweise wieder zum Bilden der aushärtbaren Masse in den Frässchlitz rückgeführt werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, dass der Förderkasten über eine Zuführleitung mit einer Zuführeinrichtung zum Zuführen einer Suspension verbunden ist. Die Zuführeinrichtung kann insbesondere unter Druck Suspension in den Bereich der Fräsräder einspritzen. Insbesondere kann eine Suspension zugeführt werden, um abgetragenes Bodenmaterial unmittelbar in situ im Frässchlitz zu einem Bodenmörtel zu verarbeiten. Der Bodenmörtel kann dann im Boden zum Ausbilden einer Schlitzwand verbleiben. Die Zuführeinrichtung kann eine Einspritzpumpe aufweisen. Der Förderkasten kann eine nur ansatzweise Kastenform aufweisen, wobei eine oder mehrere Öffnungen als eine Düsenöffnungen für ein gezieltes Einspritzen der Suspension unter Druck ausgebildet sein können.
  • Grundsätzlich kann der Förderkasten eine nahezu beliebige Form aufweisen. Insbesondere beim Einsatz zum Absaugen von abgefrästem Bodenmaterial ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, dass der Förderkasten einen keilförmigen, nach unten gerichteten Abschnitt mit Keilflächen aufweist, welche zu beiden Seiten die Förderseite mit jeweils mindestens einer Öffnung bilden. Der Förderkasten kann so eine nach unten gerichtete Keilstruktur aufweisen, wobei auf den beiden zueinander angewinkelten Keilflächen jeweils mindestens eine Öffnung, vorzugsweise zum Absaugen von Bodenmaterial, ausgebildet ist. Die Öffnungen sind so den jeweiligen Fräsrädern zugewandt und können für ein gutes Abfördern von abgetragenem Bodenmaterial beziehungsweise zum gezielten Einspritzen einer Suspension in den Bereich der Fräsräder sorgen.
  • Besonders zweckmäßig ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass an der Förderseite mehrere Öffnungen vorgesehen sind. Bei einer keilförmigen Struktur können insbesondere an jeder Keilfläche mehrere Öffnungen vorgesehen sein. Dies erlaubt ein besonders effizientes Abfördern beziehungsweise Zufördern.
  • Eine besonders robuste Ausgestaltung der Schlitzwandfräse wird nach einer Ausführungsvariante dadurch erzielt, dass an der Förderseite mindestens eine Verschleißplatte angeordnet ist und dass zum Bilden der Vertiefung die Verschleißplatte im Bereich der Vertiefung eine Dickenreduzierung aufweist oder in diesem Bereich weggelassen ist. Die Verschleißplatte kann dabei im Wesentlichen lösbar, insbesondere durch trennbare Schweißnähte, an dem Förderkasten angebracht sein. Die Vertiefung kann dabei in besonders einfacher Weise dadurch erzielt werden, dass für den Vorbeilauf des Klappzahnes an dem Förderkasten entlang des Laufweges die Verschleißplatte weggelassen ist. Alternativ kann die Verschleißplatte in diesem Bereich verdünnt sein oder eine dünnere Verschleißplatte zum Einsatz kommen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass bei der Anordnung eines Paares von Fräsrädern an einem Lagerschild eine gemeinsame Vertiefung an der Förderseite des Förderkastens für die Klappzähne der beiden Fräsräder ausgebildet ist. Es kann somit an der Schlitzwandfräse ein zentraler Förderkasten vorgesehen sein, wobei eine durchgehende Vertiefung etwa in einem mittleren Bereich des Förderkastens an jeder Förderseite vorgesehen ist. Diese durchgehende Vertiefung kann dabei sowohl von dem Klappzahn an der einen Seite des Lagerschildes als auch von dem gegenüberliegenden Klappzahn auf der anderen Seite des Lagerschildes genutzt werden.
  • Die Schlitzwandfräse kann grundsätzlich neu gebildet oder es kann eine bestehende Schlitzwandfräse nach der Erfindung umgerüstet sein. Beim Vorsehen einer entsprechenden Vertiefung an einem Förderkasten kann der Klappzahn dann entsprechend länger ausgebildet werden. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass der mindestens eine Klappzahn in seiner ausgeklappten Stellung gegenüber einer Mittenebene des Lagerschildes einen Winkel von kleiner oder gleich 45° aufweist.
  • Gegenüber einer bestehenden Ausführung kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Klappzahn verlängert und so in jedem Fall ein verbessertes Abtragen von Bodenmaterial unmittelbar unterhalb des Lagerschildes erzielt werden. Der Bodenabtrag ist dabei umso besser je steiler oder kleiner der Winkel des Klappzahnes in seiner ausgeklappten Stellung ist. Die Länge des Klappzahnes ist dabei stets so auszubilden, dass der Klappzahn in seiner ausgeklappten Position zumindest bis zu einer Mittenebene des Lagerschildes reicht, so dass ein darunterliegender Bodenbereich von beiden Seiten eines Fräsradpaares zuverlässig abgearbeitet werden kann.
  • Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Bilden eines Frässchlitzes im Boden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest eine der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Schlitzwandfräsen eingesetzt wird. Es können dabei die zuvor beschriebenen Vorteile beim Erstellen eines Frässchlitzes im Boden erzielt werden. Das Verfahren kann insbesondere auch zum Bilden einer Schlitzwand verwendet werden, wobei innerhalb des gebildeten Frässchlitzes eine aushärtbare Masse zum Erstellen der Schlitzwand eingebracht oder gebildet wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische perspektivische Ansicht eines unteren Bereiches einer erfindungsgemäßen Schlitzwandfräse;
    Fig. 2
    eine Seitenansicht der Schlitzwandfräse von Figur 1;
    Fig. 3
    eine Detailansicht zu der Anordnung eines Lagerschildes, eines Klappzahnes und eines Förderkastens;
    Fig. 4
    eine Querschnittsansicht gemäß dem Schnitt A-A von Figur 3;
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung zu der erfindungsgemäßen Schlitzwandfräse mit einem ausgeklappten Klappzahn und dem abgearbeiteten Bodenbereich; und
    Fig. 6
    eine Darstellung entsprechend Figur 5 bei einer herkömmlichen Schlitzwandfräse.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen in einer schematisierten Darstellung eine erfindungsgemäße Schlitzwandfräse 10 mit einem nur stark schematisch angedeuteten Fräsenrahmen 12, an dessen Unterseite zwei Lagerschilde 14 nebeneinander angeordnet sind. An jedem plattenförmigen Lagerschild 14 kann zu jeder Seite ein Fräsrad 30 drehbar gelagert sein. Über eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung, welche jeweils einen Nabenmotor innerhalb der Fräsräder 30 oder einen Antriebsmotor am Fräsenrahmen 12 mit einer Getriebeanordnung im Lagerschild 14 umfassen kann, werden die Fräsräder 30 zum Abtragen von Bodenmaterial drehend angetrieben. Am Außenumfang der Fräsräder 30 sind in grundsätzlich bekannter Weise nicht dargestellte feststehende Fräszähne angeordnet.
  • Zwischen den zwei Lagerschilden 14 kann ein vorzugsweise parallel zu den Achsen der Fräsräder 30 gerichteter Förderkasten 20 an der Unterseite des Fräsenrahmen 12 angeordnet sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Förderkasten 20 einen Grundkörper 22 mit einem nach unten gerichteten keilförmigen Abschnitt 23 auf. An den Keilflächen des keilförmigen Abschnitts 23 kann jeweils eine Förderseite 24 mit Öffnungen 28 angeordnet sein. Der Förderkasten 20 kann als ein Absaugkasten ausgebildet sein, welcher mit einer nicht dargestellten Absaugpumpe am Fräsenrahmen 12 leitungsverbunden sein kann. Über die Öffnungen 28 kann so abgetragenes Bodenmaterial mit umgebender Flüssigkeit in die Öffnungen 28 eingesaugt und durch den Fräsenrahmen 12 nach oben abgefördert werden.
  • An den Förderseiten 24 des Förderkastens 20 ist gemäß der Erfindung eine Vertiefung 26 für einen Vorbeilauf von Klappzähnen 40 an den Fräsrädern 30 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Vertiefung 26 dadurch gebildet, dass an den restlichen Bereichen der Förderseite 24 eine Verschleißplatte 25 aufgebracht ist, welche im Bereich der Vertiefung 26 weggelassen ist.
  • Wie aus der Seitenansicht von Figur 2 besonders gut zu entnehmen ist, sind die Klappzähne 40 an den Fräsrädern 30 so ausgebildet, dass diese in den Bereich der Vertiefung 26 am Förderkasten 20 hineinragen. Die Klappzähne 40 können dabei mit einer derartigen Länge ausgebildet sein, dass diese am Grund der Vertiefung 26 mit einem geringen Abstand, welcher vorzugsweise geringer als eine Dicke der Verschleißplatte 25 ist, am Förderkasten 20 vorbeilaufen oder diesen insbesondere leicht kontaktieren und ankratzen. Hierdurch können die Öffnungen 28 im Bereich der Vertiefung 26 durch die Klappzähne 40 von einem Zusetzen etwa durch Gesteinsmaterial freigehalten werden. Die nicht dargestellten Förderzähne an den Fräsrädern 30 können mit einer entsprechenden feststehenden Länge ausgebildet sein, so dass diese an den vorstehenden Verschleißplatten 25 mit einem entsprechenden geringen Abstand vorbeilaufen oder auch diese leicht kontaktieren und ankratzen.
  • Diese Anordnung und Ausbildung der Klappzähne 40 geht besonders anschaulich aus den Figuren 3 und 4 hervor. Insbesondere ist in der Figur 4 der Klappzahn 40, welcher in einem Zahnhalter 42 aufgenommen sein kann, der schwenkbar um eine Schwenkachse 32 an dem Fräsrad 30 gelagert ist, in einer eingeklappten Position gezeigt, in welcher der Klappzahn 40 gleichgerichtet und beabstandet zum Lagerschild 14 ist. In dieser eingeklappten Position kann der Klappzahn 40 bei Drehung der Fräsräder 30 den Grund der Vertiefung 26 am Förderkasten 20 zum Freihalten der Öffnung 28 im Bereich der Vertiefung 26 leicht kontaktieren.
  • Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Vertiefung 26 am Förderkasten 20 kann der Klappzahn 40 mit einer größeren Länge ausgebildet werden. Gemäß Figur 5 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Klappzahn in seiner ausgeklappten Position am Fräsrad 30 dargestellt, wobei der Klappzahn 40 unterhalb der Lagerschildes 14 Bodenmaterial abtragen kann und gegenüber einer Mittenebene 16 des Lagerschildes 14 einen Winkel a einnimmt. Abhängig von der Länge des Klappzahnes 40 bleibt unterhalb des Lagerschildes 14 am Fräsgrund 5 des Bodens 3 ein Materialsteg 7 stehen. Dieser erstreckt sich auch über den Fräsquerschnitt bis in die Seitenwand des Frässchlitzes. Der Klappzahn 40 soll in seiner ausgeklappten Stellung gemäß Figur 5 zumindest bis zu der Mittenebene 16 des Lagerschildes 14 reichen, da der gegenüberliegende Bodenbereich von dem Klappzahn 40 des gegenüberliegenden Fräsrades 30, welches in Figur 5 nicht dargestellt ist, abgetragen wird. Je länger der Klappzahn 40 ist, umso kleiner ist der Anstellwinkel a gegenüber der Mittenebene 16 und umso kleiner und flacher ist der verbliebene Materialsteg 7 am Fräsgrund 5 und entsprechend an der Seitenwand.
  • Dies wird deutlich gegenüber der schematischen Darstellung einer herkömmlichen Schlitzwandfräse nach Figur 6. Die Darstellung nach Figur 6 entspricht grundsätzlich der Darstellung von Figur 5, wobei jedoch ein herkömmlicher Klappzahn 40 kürzer ausgebildet ist. Entsprechend größer und massiver ist der am Fräsgrund 5 verbleibende Materialsteg 7 bei einer herkömmlichen Schlitzwandfräse.

Claims (13)

  1. Schlitzwandfräse mit
    - einem Fräsenrahmen (12),
    - mindestens einem drehend antreibbaren Fräsrad (30), welches an seinem Außenumfang Fräszähne zum Abtragen von Bodenmaterial aufweist,
    - mindestens einem Lagerschild (14), welches an der Unterseite des Fräsenrahmens (12) angeordnet und zum Lagern des mindestens einen Fräsrades (30) ausgebildet ist,
    - mindestens einem Förderkasten (20), welcher mindestens eine Öffnung (28) zum Abfördern von abgetragenem Bodenmaterial und/oder zum Zuführen einer Suspension ausgebildet und im Bereich des mindestens einen Lagerschildes (14) angeordnet ist,
    - wobei das mindestens eine Fräsrad (30) an seiner dem Lagerschild (14) zugewandten Seite mindestens einen Klappzahn (40) aufweist, welcher zwischen einer ausgeklappten Position, in welcher der Klappzahn (40) unterhalb des Lagerschildes (14) Bodenmaterial abträgt, und einer eingeklappten Position zum Vorbeilauf an dem Lagerschild (14) verstellbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an dem Förderkasten (20) eine dem Fräsrad (30) zugewandte Förderseite (24) mit der mindestens einen Öffnung (28) vorgesehen ist, an welcher die Fräszähne und der mindestens eine Klappzahn (40) ohne oder mit geringem Abstand vorbeilaufen, wobei an der Förderseite (24) eine Vertiefung (26) gegenüber angrenzenden Bereichen für den Vorbeilauf des mindestens einen Klappzahnes (40) ausgebildet ist.
  2. Schlitzwandfräse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Klappzahn (40) bei einem Vorbeilauf an der Förderseite (24) des Förderkastens (20) radial gegenüber feststehenden Fräszähnen vorsteht.
  3. Schlitzwandfräse nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Lagerschild (14) plattenförmig ausgebildet ist und
    dass an jeder Seite des Lagerschildes (14) ein Fräsrad (30) zum Bilden eines Paares von Fräsrädern (40) gelagert ist.
  4. Schlitzwandfräse nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an der Unterseite des Fräsenrahmens (12) zwei Lagerschilde (14) mit je einem Paar von Fräsrädern (40) angeordnet sind.
  5. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Förderkasten (20) mittig zwischen zwei Lagerschilden (14) angeordnet ist.
  6. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Förderkasten (20) über eine Absaugleitung mit einer Absaugpumpe zum Abfördern von abgetragenem Bodenmaterial verbunden ist.
  7. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Förderkasten (20) über eine Zuführleitung mit einer Zuführeinrichtung zum Zuführen einer Suspension verbunden ist.
  8. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Förderkasten (20) einen keilförmigen, nach unten gerichtetem Abschnitt (23) mit Keilflächen aufweist, welche zu beiden Seiten die Förderseite (24) mit jeweils mindestes einer Öffnung (28) bilden.
  9. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an der Förderseite (24) mehrere Öffnungen (28) vorgesehen sind.
  10. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an der Förderseite (24) mindestens eine Verschleißplatte (25) angeordnet ist und
    dass zum Bilden der Vertiefung (26) die Verschleißplatte (25) im Bereich der Vertiefung (26) eine Dickenreduzierung aufweist oder in diesem Bereich weggelassen ist.
  11. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei der Anordnung eines Paares von Fräsrädern (40) an einem Lagerschild (14) eine gemeinsame Vertiefung (26) an der Förderseite (24) des Förderkastens (20) für die Klappzähne (40) der beiden Fräsräder (30) ausgebildet ist.
  12. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Klappzahn (40) in seiner ausgeklappten Stellung gegenüber einer Mittenebene des Lagerschildes (14) einen Winkel kleiner oder gleich 45° aufweist.
  13. Verfahren zum Bilden eines Frässchlitzes im Boden (3),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Schlitzwandfräse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingesetzt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0291027B1 (de) 1987-05-13 1991-10-02 Bauer Spezialtiefbau GmbH Räumvorrichtung
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