WO2022161782A1 - Fräskopf zur bearbeitung von pfahlköpfen - Google Patents

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WO2022161782A1
WO2022161782A1 PCT/EP2022/050637 EP2022050637W WO2022161782A1 WO 2022161782 A1 WO2022161782 A1 WO 2022161782A1 EP 2022050637 W EP2022050637 W EP 2022050637W WO 2022161782 A1 WO2022161782 A1 WO 2022161782A1
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WO
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central
chisel
ring plate
milling
rotation
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PCT/EP2022/050637
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English (en)
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Inventor
Alois Portmann
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Brc Engineering Ag
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/64—Repairing piles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/18—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by milling, e.g. channelling by means of milling tools
    • B28D1/186—Tools therefor, e.g. having exchangeable cutter bits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D37/00—Repair of damaged foundations or foundation structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D9/00—Removing sheet piles bulkheads, piles, mould-pipes or other moulds or parts thereof
    • E02D9/005—Removing sheet piles bulkheads, piles, mould-pipes or other moulds or parts thereof removing the top of placed piles of sheet piles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/18—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by milling, e.g. channelling by means of milling tools
    • B28D1/186—Tools therefor, e.g. having exchangeable cutter bits
    • B28D1/188—Tools therefor, e.g. having exchangeable cutter bits with exchangeable cutter bits or cutter segments

Definitions

  • the invention relates to a milling head for machining pile heads.
  • WO2008135365A1 discloses a milling head for machining pile heads
  • Piles which comprise a pile core and a pile shell as well as a metal reinforcement provided between the pile core and the pile shell.
  • piles of this type which are typically provided in unstable subsoil to support a building object, consist of concrete that can be loaded in compression and rebar that can be loaded in tension.
  • the dimensions of the piles are chosen according to the building object and the building ground and can vary within a wide range. Typically, piles with lengths of 5 m - 50 m and diameters of 0.4 m - 2.5 m are used.
  • holes are drilled into the subsoil into which pipes are inserted. The reinforcing iron is inserted into the pipes and the concrete is poured in.
  • Soil material that is located at the lower end of the pipe is usually pushed upwards and is found in the top area after the pile has been completed, which is why it does not have the required strength. Furthermore, the pile or the pile head usually does not have the required dimensions. If necessary, the coupling elements required for the construction project are missing at the pile head. The pile head is therefore usually processed and rebuilt in the required dimensions and quality.
  • the prefabricated, usually cylindrical, pile head is machined using a milling head, typically over a length in the range of 0.5 m - 1.5 m, in order to remove the defective concrete.
  • the concrete must be removed in such a way that the rebar, which is typically arranged coaxially to the axis of rotation of the pile, is typically sleeve-shaped, and the intact concrete below the pile head is not damaged.
  • After removing the defective or excess concrete and exposing the rebar it is usually supplemented with additional rebar and formwork to match the dimensions of the new pile cap to be constructed.
  • the formwork is then filled with concrete and removed after the concrete has hardened.
  • This milling head comprises a coupling device that can be connected to a drive shaft, a central milling cutter provided with a plurality of central cutters and a ring milling cutter provided with a plurality of ring cutters, which are rigidly coupled to one another and aligned coaxially with the axis of rotation of the drive shaft.
  • This milling head makes it possible to excavate the core of the pile and the mantle at the same time, without damaging the reinforcement of the pile located between the central milling machine and the ring milling machine.
  • the present invention is therefore based on the object of creating an improved milling head for machining pile heads.
  • pile heads of concrete piles should be able to be processed simultaneously with reduced force, at a higher working speed and with a higher quality of work.
  • the milling head should be able to penetrate more advantageously into the pile head, the pile core and the pile shell, so that concrete material can be removed with less effort and by reducing the effort required, the risk of damage to the processed pile head is reduced at the same time.
  • the concrete When processing the pile heads, the concrete should be treated gently so that accelerated material removal does not result in gaps and cracks in the pile head. At the same time, the load on the milling tools or the chisel should be reduced, so that the maintenance effort for the milling head is reduced accordingly.
  • the milling head is intended in particular to ensure that the processing of a pile head does not result in any splitting of the pile shell, which, depending on the size, would result in correspondingly high repair costs.
  • the central drill and milling tools should also be able to be advantageously assembled and disassembled in the desired number, so that there is also less maintenance effort in this regard and the milling head can be configured as required with little effort and adapted to the piles to be machined, which can have a diameter of more than 2 m can.
  • the milling head is used to machine a pile head of a pile, typically a concrete pile, which comprises a pile core, a pile casing and a metal reinforcement which lies between the pile core and the pile casing.
  • the milling head which is rotated about its longitudinal axis or axis of rotation during operation, comprises a coupling device which can be connected to a drive shaft of a drive device, a central milling machine which has a number of central chisels mounted on the underside of an inner ring plate, and a ring milling machine which has a number of central chisels mounted on the underside of an inner ring plate Underside of an outer ring plate has ring bits mounted, which central milling cutter and ring milling cutter are aligned coaxially to the axis of rotation and are connected to one another, the outer ring plate enclosing the inner ring plate separated from it by a central annular surface.
  • the inner ring plate has at least one transfer opening leading from the underside to the upper side of the inner ring plate, to which an at least partially conveying blade projecting into a working area of the central chisel and adjoining a conveying spiral on the upper side.
  • the milling head according to the invention it is possible to remove segments of the pile core and the pile casing simultaneously without damaging the reinforcement of the pile lying in the area of the central annular surface.
  • the processing is carried out with high precision, so that the concrete can be removed even at a short distance of a few centimeters from the reinforcement.
  • the remaining thin concrete sleeve, in which the reinforcement is enclosed, can then be quickly removed using another tool, e.g. pliers.
  • the segments of the pile core and the pile casing can be removed by linearly lowering the milling head. Complex movements of a tool, which are difficult to execute and can lead to damage to the pile head, are no longer necessary. The processing of the pile head is therefore possible within a short time without causing any damage.
  • the at least one conveyor shovel which protrudes into the working area of the chisel, allows the milled material removed from the concrete core to be grasped and fed through the associated transfer opening to the associated conveyor spiral.
  • a major obstacle to work is removed from the working area of the chisel, which is why the milling head can turn with reduced resistance and the central chisel can penetrate the pile core with reduced resistance.
  • the effectiveness of the milling tools increases and, on the other hand, their load is reduced.
  • the milling head By means of the milling head according to the invention, a targeted flow of material is thus implemented, which relieves the milling process and allows efficient removal of the pile core and the pile casing. Due to the targeted flow of material through the at least one transfer opening, the inner ring plate can otherwise be used with a large surface area for the assembly of central chisels. The material flow is therefore not affected by the large mounting surface of the inner ring plate. The desired number of central chisels can therefore be mounted on the underside of the inner ring plate. The milled material can be removed particularly efficiently if the inner ring plate is provided with two transfer openings, each of which has a conveyor blade that protrudes at least partially into the working area of the central cutter on the underside and a conveyor spiral on the top.
  • connection surface on the upper side of the inner ring plate is connected to each transfer opening, which provides a laminar or obstacle-free transition from the conveyor shovel to the associated conveyor spiral guaranteed.
  • the transfer openings and the conveyor blades and center bit are diametrically opposed in pairs with respect to the axis of rotation and equidistant from the axis of rotation.
  • the conveyor shovels, the central chisel and the ring chisel are preferably also in pairs at the same height. In this way it is ensured that s the diametrically opposed tools or Chisel always act on the pile head in the same way and disturbing moments or forces caused by asymmetries, which could stress the milling head and its guide, are avoided.
  • the milling head can therefore be optimally guided and operated with minimal effort. Forces acting laterally on the milling head, which could be unfavorable for the installed tools, such as the chisel and the preferably provided central drill, are avoided.
  • the inner ring plate is preferably connected to the underside of a shaft and the outer ring plate is connected to the underside of a mounting cylinder, the shaft and the mounting cylinder being aligned coaxially with the axis of rotation and connected at the top to a coupling plate on which the coupling device is arranged.
  • the assembly cylinder preferably comprises at least one exit window through which the conveyed milling material can be discharged, and at least one assembly window which allows manual access, for example to the coupling device.
  • the at least one conveyor spiral or two conveyor spirals preferably rotated by 180° in relation to one another, is provided with a side wall in a lower section which is preferably chosen according to the height of the pile heads to be processed.
  • the side wall ensures that the milled material in the lower section cannot escape from the conveyor spirals and from the remaining area of the pile head, which contains the Has reinforcement, can be promoted. Only after the milling material has been conveyed out of this area can it emerge laterally in an upper section of the conveying spiral, which is not provided with a side wall, and be guided away from the milling head via the at least one exit window.
  • the side wall of the spiral conveyor thus ensures that the material is transported from the inner ring plate to an area of the spiral conveyor where the milled material is guided away to the side.
  • the side wall can be formed in one piece on the conveyor spiral, which is made of sheet metal, for example, or it can also be welded.
  • a central drill is preferably arranged coaxially to the axis of rotation, which protrudes beyond the central chisel and the ring chisel in the milling direction, and is therefore the first to penetrate the pile head or the pile core, thereby performing a guiding function or pilot function and ensuring that the Central chisel and ring chisel can follow circular work processes.
  • At least one radial vane is provided on the underside of the inner ring plate, which adjoins the central drill and which is preferably aligned at least approximately radially with respect to the axis of rotation.
  • the at least one radial vane preferably runs from the central drill to the at least one transfer opening.
  • a radial vane is therefore preferably assigned to each transfer opening.
  • the at least one radial blade which is for example a straight or curved plate, ensures that milled material exposed by the central drill and by radially inner central chisels is guided outwards towards the associated transfer opening.
  • the course of the lower edge or front edge of the radial blade, as well as the course of the lower edge or front edge of the conveying blade, is selected in such a way that contact with the pile core is always avoided.
  • the radial vane is therefore surmounted by the adjacent central chisels in the conveying direction.
  • the inner ring plate can advantageously fulfill numerous functions.
  • Mounting openings for accommodating the central chisel and/or the radial blades and/or a receiving opening for accommodating an assembly part or drill chuck, which is used to detachably hold the central drill can be provided on the underside of the inner ring plate.
  • the drill chuck includes, for example, a locking part, by means of which the central drill can be fixed in the drill chuck and, if necessary, released again.
  • a receiving opening can be provided on the upper side of the inner ring plate for receiving the shaft which connects the inner ring plate to the coupling device.
  • the assembly part or drill chuck and the shank can be connected to the inner ring plate by known mechanical connection technology, such as by a press fit and/or by a thread.
  • Brackets are preferably provided for the assembly of the central chisel, which are inserted into the assembly openings.
  • the central chisel and the central drill can therefore advantageously be connected to the inner ring plate, which is why maintenance work can be carried out advantageously. In the event of a defect or necessary maintenance, no welding work is necessary. Instead, the center chisel and center drill can be easily detached and replaced.
  • the central chisels are spaced radially from one another at equal or unequal chisel spacings on circular lines or working circles, with the uniform chisel spacing or the different chisel spacings between the working circles preferably being in a range of 20 mm - 40 mm .
  • the central chisels During operation or rotation of the milling head about the axis of rotation, the central chisels preferably run in pairs and in pairs diametrically opposite one another in the same working circles that are spaced apart from one another. Due to the radial spacing of the central chisel or the working circles in a range of 20 mm - 40 mm, the material of the pile core is removed particularly efficiently. If the distance is greater than 40 mm, too little material is removed and if the distance is less than 20 mm, the central chisel only penetrates under the action of a significantly increased force, which is preferably avoided in order to prevent damage to the pile head and the milling head. Ideally, the chisel spacing is around 25 mm - 35 mm.
  • the inner ring plate is preferably offset forwards in the milling direction relative to the outer ring plate, so that the central bits are also offset forwards relative to the ring bits. For example, there is an axial displacement of 10 mm - 25 mm.
  • the mounting height of the central chisel in the milling direction changes from working group to working group by a height difference that is in a range of 5 mm - 25 mm and increases in the direction of the axis of rotation.
  • the central drill penetrates the core of the pile first.
  • the central chisels then penetrate the pile core sequentially and in stages in pairs, so that the pile core is machined from the inside out.
  • the surface tension of the pile core is broken step by step by arranging the central chisel in a stepped manner. Instead of rupturing the surface of the pile core in one step, the surface tension is broken gradually and thus with reduced force.
  • the milling head according to the invention can therefore be operated efficiently with reduced force or reduced drive torques.
  • the mounting heights of the ring bits are also selected to be different in the milling direction.
  • the assembly height preferably increases in the milling direction from ring chisel to ring chisel or from working group to working group of ring chisels radially outward step by step with a height difference which is preferably in a range of 5 mm - 25 mm.
  • the central chisel and ring chisel are preferably arranged in at least two spirally running rows and are mounted on the underside of the inner ring plate and the outer ring plate, respectively.
  • the chisel height of the central chisel preferably increases, as described, linearly or non-linearly sequentially from central chisel to central chisel in the direction of the axis of rotation or in the direction of the central drill radially inwards.
  • the chisel height of the ring chisel preferably increases, as described, linearly or non-linearly sequentially from ring chisel to ring chisel up to the edge of the outer ring plate radially outwards.
  • the central drill and the central chisels at different installation heights and the ring chisels at different installation heights form in their engagement area or with the corresponding working circles a wave form running concentrically to the axis of rotation, which has a maximum in the area of the axis of rotation in the milling direction, which in the area of the middle annular surface has a minimum and which rises again towards the outer edge of the outer ring plate in the milling direction.
  • the wave shape ensures that the milling head engages optimally in the pile head, which means that it can be processed efficiently but also gently.
  • the surface tensions in the pile core and in the pile shell are advantageously broken, which is why rapid material degradation takes place with reduced energy consumption and at the same time damage such as splitting off of the pile shell is avoided.
  • the invention therefore combines these three essential advantages, which are normally mutually exclusive. With reduced energy consumption, material is broken down faster and more gently. It should be noted that the milling process is promoted on the one hand by the disposal of the milling material according to the invention and on the other hand by the advantageous arrangement of the central chisel and/or ring chisel.
  • the at least one conveyor blade has a front edge that runs from an inner edge that is closer to the axis of rotation to an outer edge that is further away from the axis of rotation.
  • the conveyor shovel or the conveyor shovels are arranged and aligned in such a way that contact with the pile head is avoided and the loosened milled material is reliably grasped and efficiently transferred to the associated conveyor spiral.
  • the milled material which is conveyed radially outwards from the inside to the transfer openings by the radial blades, is caught by the conveying blades and conveyed upwards to the conveying spirals.
  • the milled material loosened by the central chisels on the outside is first picked up from the outside by the conveyor shovels and transferred into a material flow that runs inwards and upwards to the conveyor spirals. This prevents milling material from collecting peripherally on the inner ring plate and impeding the milling process or the rotation of the milling head. So that the material seized by the conveyor shovel is not thrown outwards by centrifugal forces, the conveyor shovels preferably have external shovel walls.
  • At least one clearing tool e.g. a chisel
  • a broaching tool or the broaching chisel preferably protrudes radially outwards beyond the inner ring plate by a broaching width which is preferably in a range of 5 mm to 40 mm.
  • the front edge of the conveying blades is inclined horizontally relative to the diameter of the inner ring plate by a horizontal angle of inclination such that when the milling head rotates in In the working direction, the outer edge of the conveying blade in question is leading and the inner edge is trailing.
  • the horizontal angle of inclination which is preferably in a range of 5° - 25°, ensures that the milled material is gripped peripherally and guided towards the center of the conveyor bucket.
  • the front edge of the conveying blades is preferably inclined vertically at a vertical angle of inclination relative to the diameter of the inner ring plate in such a way that the inner edge is preferably higher than the outer edge, corresponding to the course of the mounting height of the central chisel.
  • the vertical angle of inclination is preferably chosen according to the height profile of the central chisel in such a way that between the tips of the central chisel and the front edge of the conveyor blades there is a blade spacing or a distance from the chisel tips and therefore from the surface of the pile core in the range of 5 mm - 40 mm.
  • the conveying blades are also inclined by a vertical blade inclination angle relative to the axis of rotation, the front edge of the conveying blades leading the way during operation of the milling head and the vertical blade inclination angle preferably being in a range between 5° and 85°.
  • the at least one radial vane and/or the at least one conveying vane are preferably held at least partially in a form-fitting manner in a recess or assembly opening provided in the inner ring plate. In this way, the radial blades and the conveyor blades can be assembled and disassembled easily.
  • the at least one radial vane and/or the at least one conveying vane can, however, also be fully or partially welded to the inner ring plate, it preferably being provided that the radial vane and the conveying vane rest at least partially flat against a support surface of the inner ring plate.
  • the central chisels provided on the central milling machine and the ring chisels provided on the ring milling machine preferably consist of a holder that can be welded or mounted in a form-fitting manner and a chiseling element that can be inserted therein and that can be routinely replaced.
  • the holders are preferably connected to the associated holders or assembly elements of the ring plates by means of form-fitting connections, for example dovetail connections.
  • the ring chisels are preferably dimensioned somewhat larger than the central chisels. Further one of the ring bits can be connected to the inner ring plate as a clearing bit.
  • the inside and outside diameters of the inner ring plate and the outer ring plate are preferably precisely adapted to the dimensions of the pile and the position of the reinforcement in the pile, so that maximum removal of concrete is ensured without damaging the reinforcement.
  • the milling head is therefore provided according to the dimensions of the pile head to be processed, which can have an outside diameter of over 2 m.
  • Central milling and ring milling can preferably be combined with one another in any dimensions or connected to one another by the coupling plate.
  • outer ring plates with different dimensions and/or differently equipped with tools can be releasably connected to the assembly cylinder.
  • preferably differently dimensioned inner ring plates and/or differently equipped with tools can be releasably connected to the shank. In this way, the milling head can be flexibly adapted to the pile heads to be processed.
  • the milling head is made of durable material, especially iron and steel.
  • the tool parts that come into contact with the concrete pile are preferably made of hard metal.
  • the milling tools include receiving openings are used in the hard metal elements that are used to machine the concrete.
  • Plastic parts can be used if they have the desired strength and should give the milling head or parts of it a certain elasticity, for example.
  • FIG. 1a shows a sectional view of a milling head 1 according to the invention for machining pile heads 80 with a coupling device 13, with a ring milling machine 12, which has a plurality of ring bits 12 mounted on the underside of an outer ring plate 122, and with a central milling machine 11, which has an inner ring plate 112 the underside 112 of which is provided with a plurality of central chisels 111 and two conveying blades 119A, 119B adjacent to transfer openings
  • 1120A, 1120B are mounted through which loosened Milling material can be conveyed from the working area of the central chisel 111 to the spiral conveyors 113A, 113B;
  • Fig. 1b the milling head 1 of Fig. La during the processing of a
  • pile head 80 whose pile core 81 and pile shell 82, between which the undamaged iron reinforcement 83 is held in a relatively thin concrete sleeve 88, have already been removed at the height h2;
  • Fig. 2 shows the milling head 1 from Fig cover an outer annular surface kr3 corresponding to the pile casing 82 and delimit a central annular surface kr2, into which a concrete sleeve 88 with the iron reinforcement 83 remaining after the processing of the pile head 80 can enter;
  • Central chisels 111 two of which are arranged relative to each other with respect to the axis of rotation x of the milling head 1 and des
  • Central drill 114 are diametrically opposed, are guided along a common working circle ml;
  • the central drill 114 only three mounted central chisels 1112A, 1115B, 1118A and one of the transfer openings 1120B, adjoined by the associated radial blade 118B and the associated conveying blade 119B, which protrude into the working area of the central chisel 111;
  • Inner ring plate 112 of Figure 3a in a spatial representation.
  • FIG. 7a shows a central chisel 111, which comprises a holder 111F and a chiseling element IHM inserted therein;
  • FIG. 7b shows a ring chisel 121 which comprises a holder 121F and a chiseling element 121M inserted therein.
  • FIG. 1a shows a sectional representation of a milling head 1 according to the invention, which, as shown in FIG. 1b, is provided for machining pile heads 80 of concrete piles 8.
  • the milling head 1 comprises a central milling cutter 11 and a ring milling cutter 12 which are connected to one another and to a coupling device 13 on the upper side by a coupling plate 133 and a counter plate 134 .
  • the coupling device 13 comprises a coupling sleeve 131 into which a drive shaft 2 of a drive device (not shown) can be inserted and locked, for example by means of a bolt 132 .
  • the drive shaft 2 is held, for example, by a construction vehicle that is able to rotate the drive shaft 2 about an axis of rotation x or about the longitudinal axis of the milling head 1 and to move it axially.
  • the milling head 1 can therefore be lowered in rotation coaxially onto a pile head 80 in order to machine it, as shown in FIG. 1b.
  • the milling head 1 is rotated clockwise for this purpose, as seen from above.
  • the ring milling machine 12 comprises an outer ring plate 122, on the underside of which ring bits 121 are mounted in the direction of rotation or inclined thereto.
  • the upper side of the outer ring plate 122 is preferably detachably connected to the underside of a mounting cylinder 123, e.g. by means of flange elements and screws or threaded elements, the upper side of which is preferably detachably connected to the coupling plate 133, e.g. by means of flange elements and screws or threaded elements.
  • the assembly cylinder 123 has a quarter section through which the view of the central milling machine 11 is uncovered.
  • the assembly cylinder 123 has exit windows 1231 through which loosened milling material can be led away to the outside.
  • the assembly cylinder 123 has assembly windows 1232 on the upper side, which allow access to the milling head 1, e.g. in order to release the central milling machine 11.
  • the central milling machine 11 comprises an inner ring plate 112, on the underside of which central chisels 111 are mounted aligned in the direction of rotation or at an angle thereto. Aligned coaxially to the axis of rotation x, a central drill 114 is provided on the underside of the inner ring plate 112, which protrudes beyond the central chisel 111 and the annular chisel 121 in the milling direction.
  • the inner ring plate 112 also has two transfer openings 1020A, 1020B (see FIG. 3a), which are diametrically opposite one another with respect to the axis of rotation x, and to which a radial blade 118A, 118B and a conveyor blade 119A, 119B are assigned.
  • a spiral conveyor 113A, 113B is connected to the
  • the conveyor spirals 113A, 113B, which after enclosing a shaft 115 at the top are preferably formed from solid sheet metal.
  • the underside of the shaft 115 is connected to the inner ring plate 112 and is preferably releasably held by a connecting device 14 on the upper side.
  • the shaft 115 is connected to the coupling device 13 in a non-positive and/or positive manner by means of the connecting device 14 .
  • the connecting device 14 preferably comprises clamping devices which are distributed along the circumference of the shaft 115 and which allow the shaft 115 to be clamped to the counter plate 134 .
  • the connecting device 14 thus allows the shank 115 and thus the central milling cutter 11 to be detached from the milling head 1 .
  • the central milling machine 11 can therefore be detached, serviced and used again or replaced by a central milling machine 11 which has other properties.
  • FIG. 1b shows the milling head 1 of FIG.
  • the loosened milled material was picked up by the conveyor blades 119A, 119B and fed through the transfer openings 1220A, 1220B to the conveyor spirals 113A, 113B and lifted by them over the pile head 80 or the remaining concrete sleeve 88 and carried away.
  • the milled material is held laterally by a spiral wall 1130 which is peripherally formed or welded to the conveying spirals 113A, 113B. The milled material is therefore lifted over the pile head 80 and only then discharged outwards to the outlet openings 1231 of the assembly cylinder 123 under the action of centrifugal force.
  • central chisel 111 and the ring chisel 121 are at different heights and thus engage in the pile head 80 at different depths. At least the central chisels 111 close to the central drill 114 are all lower in the milling direction than the ring chisels 121.
  • the central chisels 111 and ring chisels 121 are also mounted at different heights in the milling direction on the inner ring plate 112 and the outer ring plate 122.
  • the mounting height of the central chisel 111 increases radially in the direction of the axis of rotation x, preferably from central chisel 111 to central chisel 111 in steps.
  • the mounting height of the ring chisel 121 increases radially outwards, preferably from ring chisel 121 to ring chisel 121 in steps. A linear or non-linear increase can be provided.
  • the central drill 114 itself, which assumes a leadership function or pilot function, protrudes beyond the central chisel 111 below.
  • Fig. 1b shows a cross-section through the pile head 8 with the symmetrical course of the milling line dl, which, according to the arrangement of the central drill 114, the central chisel 111 and the ring chisel 121, has a maximum in the area of the axis of rotation and in the area of the concrete sleeve 88 or in the area of the middle annular surface kr2 is interrupted and has a minimum and then increases again outwards in the milling direction.
  • a corresponding wave form running concentrically to the axis of rotation x therefore results on its surface.
  • This waveform ensures that the central milling cutter 11 and the ring milling cutters 12 optimally engage in the pile head 80 and break up the pile core 81 from the inside out and the pile shell 82 from the outside in.
  • This gradual processing of the pile head 80 allows the surface tension in the pile core 81 and the surface tension in the pile mantle 82 to be advantageously resolved without damage to the pile head 80 occurring.
  • the milling head 1 is raised again.
  • the remaining concrete sleeve 88 which still encloses and protects the iron reinforcement 83, is then removed with little effort using other tools, such as milling machines and clamps.
  • Fig. 2 shows the milling head 1 from below with a view of the inner ring plate 112 equipped with the central chisels 111 and the outer ring plate 122 equipped with the ring chisels 121, which according to the geometry of the machined pile 8 has a central annular surface krl corresponding to the pile core 81 and one to the pile casing 82 cover the corresponding outer annular surface kr3 and delimit a middle annular surface kr2, into which a concrete sleeve 88 with the iron reinforcement 83 remaining after the processing of the pile head 80 can enter. A part of the central annular area kr2 is shown hatched.
  • the outer ring plate 122 has an outer diameter dl22o and a
  • the inner ring plate 112 has an outside diameter dll2.
  • On the outer ring plate 122 are three series 121A, 121B, 121C of twelve ring bits 121 or 1211, 1212, . . . Three ring chisels 121 each follow the same work group ml (only one work group ml shown).
  • the mounting height of the ring chisel 121 increases from the first ring chisel 1211 to the last ring chisel 12112 or from one working circle ml to the next working circle ml radially from the inside to the outside, preferably steadily, which is why the outermost ring chisels 12112 are highest in the milling direction and therefore first the outer edge of the Detect pile mantle 82. In this way, the pile casing 82 is processed from the outside in, which is why damaging spalling is avoided.
  • the increase in the mounting height of the ring bit 121 is preferably in a range of 5 mm - 25 mm. For example, the increase in mounting height of the first ring bits 1211, 1212, ... is close to 5 mm and the increase in mounting height of the last ring bits ..., 12111,
  • FIG. 3b shows, two diametrically opposite central chisels 111 each follow the same working circle m1.
  • the mounting height of the central chisel 111 preferably increases radially from the outside inwards from the first central chisel 1111 to the last central chisel 1108, which is why the closest to the axis of rotation x lying central chisel 1108 are highest in the milling direction and therefore after the central drill 114 first penetrate into the center of the pile core 81.
  • the pile core 81 is processed from the inside out, whereby the processing of the pile core 81 can be carried out more quickly.
  • the increase in mounting height of the first ring bits 1111, 1112, ... is close to 5 mm and the increase in mounting height of the last ring bits ..., 1107, 1108 is close to 25 mm.
  • the central chisel 111 are in pairs, each at equal or unequal chisel distances ma, radially offset from one another and each define a working circle ml during rotation. The difference in the radii of the
  • Working circles ml corresponds to the respective chisel distance.
  • the uniform Chisel distance ma or the different chisel distances ma are preferably in a range of 20 mm - 40 mm. With this arrangement of the central chisel, the material is optimally removed.
  • the working circles ml are thus offset radially and also in height from one another
  • the inner ring plate 112 also has two diametrically opposite transfer openings 1120A, 1120B with respect to the axis of rotation x, through which the loosened milling material can be removed.
  • a conveyor blade 119A, 119B is provided adjacent to the trailing edge of each of the transfer openings 1120A, 1120B, which on the one hand partially extends into the area of the respective transfer opening 1120A, 1120B and on the other hand partially into the working area of the central chisel 111.
  • the conveyor blades 119A, 119B have a front edge 1193, which runs from an inner edge to an outer edge of the conveyor blades 119A, 119B.
  • the conveying blades 119A, 119B therefore engage with the front edge 1193 first in the exposed milled material in order to carry it away upwards via the conveying blades 119A, 119B.
  • the front edge 1193 is horizontally inclined relative to the diameter dll2 of the inner ring plate 112 by a horizontal angle of inclination al such that when the milling head 1 rotates in the working direction, the outer edge 1192 of the conveyor blade 119A in question; 119B leads and the inner edge 1191 lags.
  • the milled material is therefore first caught on the outside of the front edge 1193 and pushed inwards towards the associated transfer opening 1120A, 1120B.
  • the shifting of the milled material results in an advantageous material flow, which relieves the conveyor blades 119A, 119B.
  • the horizontal angle of inclination or lead angle a1 is preferably in a range of 0°-25°.
  • each of the transfer openings 1120A, 1120B is assigned a radial blade 118A, 118B, which conveys the milling material exposed by the central drill 114 and the internal central chisels 111 to the outside to the transfer openings 1120A, 1120B.
  • the radial vanes 118A, 118B may be simple plates which are preferably positively retained by the inner ring plate 112 and are preferably radially or inclinedly aligned with the associated transfer port 1120A, 1120B.
  • a clearing chisel 1119A, 1119B is mounted on the leading edge of the transfer openings 1120A, 1120B, which protrudes outwards from the inner ring plate 112 by a clearing width b, which is preferably in a range of 5 mm - 40 mm.
  • the clearing chisels 1119A, 1119B grasp not yet loosened concrete parts, which could damage the conveying shovels 119A, 119B, as well as the milling material lying on the outside and convey it radially inward so that it can be grasped by the conveying shovels 119A, 119B.
  • the clearing chisels 1119A, 1119B are preferably identical to the annular chisels 121, which are preferably dimensioned larger than the central chisels 111.
  • the conveying blades 119A, 119B can also protrude radially outwards from the inner ring plate 112 by up to 35 mm.
  • Fig. 3b also shows that the inner ring plate 112 has mounting openings 1128 on the underside, in which the central chisel 111 or
  • Fig. 4 shows part of the central milling machine 11 with the inner ring plate 112, the central drill 114, only three mounted central chisels 1112A, 1115B, 1118A and one of the transfer openings 1120B to which the associated radial blade 118B and the associated conveying blade 119B, which are in the working area of the Central chisel 111 protrude, adjoin.
  • the depth of penetration is shown for each of these tools; for the central drill 114 the penetration depth tO, for the central chisels 1112A, 1115B, 1118A the
  • the front edge 1183 of the radial vane 118B runs from the inner edge 1181 to the outer edge 1182 or from the penetration depth tll81 to the penetration depth tll82 with a falling inclination outwards.
  • the front edge 1193 of the conveying blade 119B runs from the inner edge 1191 to the outer edge 1192 or from the penetration depth tll91 to the penetration depth tll82 with a falling inclination outwards.
  • the front edge 1193 of the conveyor blade 119B is vertically inclined relative to the diameter dll2 of the inner ring plate 112, preferably by a vertical angle of inclination a2, in such a way that the inner edge 1191 is preferably higher in the conveying direction than the outer edge 1192, corresponding to the course of the installation heights of the central chisel 111.
  • the conveyor blade 119B can therefore not come into contact with the surface of the pile head 80 or the pile core 81.
  • a blade distance a3 is preferably provided between the front edge 1193 of the conveyor blade 119 and the working circles m1 of the central chisel 111 or the tips of the central chisel 111, which is in a range of preferably 5 mm-40 mm.
  • central drill 114 which comprises a milling tool or drilling tool 1141 and a tool shank 1142, is held in a mounting part or drill chuck 1143 and fixed by means of a locking part 11431, e.g. by a bolt.
  • Fig. 5a shows the complete with central chisels 111; radial vanes 118A, 118B; conveyor blades 119A, 119B; clearing tools 1119A, 1119B; and the central drill 114 equipped inner ring plate 112 of Fig. 3a in a spatial representation.
  • a series of central chisels 111 is provided with the associated serial numbers 1111, 1112, ..., 1108. Also shown on the right is a view over impeller blade 119B through transfer port 1120B.
  • Fig. 5b shows the inner ring plate 112 of Fig. 5a after removal of the central chisel 111 and the conveying shovel 119B and the removal of the central drill 114 together with the drill chuck 1143 from a recess 1129 in the inner ring plate 112.
  • Recesses 1123 are also visible on the underside of the inner ring plate 112, which serve to accommodate the radial vanes 118A, 118B.
  • the housing 121F of the reaming chisel 1119B also remained.
  • Fig. 6a shows the inner ring plate 112 of Fig. 5a from above with the conveyor spirals 113A, 113B adjoining the upper side of the inner ring plate 112 and offset by 180°, which run around the shaft 115 of the central milling cutter 11 and which in this section each have a spiral wall 1130 are provided.
  • the transfer opening 1120B to which the conveyor blade 119B, which projects into the working area of the central chisel 111, is connected on the underside and the conveyor spiral 113B on the top.
  • the inner ring plate 112 has a transfer surface 1125A, 1125B for each of the transfer openings 1020A, 1020B, via which the milled material is conveyed from the conveying blade 119A, 119B to the associated conveying spiral 113A, 113B. It is possible to completely cover this transfer surface 1125A, 1125B by the conveying blade 119A, 119B.
  • the conveyor blade 119A, 119B can therefore, for example, be welded at the front to the lower end of the transfer surface 1125A, 1125B or also attached to the associated transfer surface 1125A, 1125B, optionally screwed on.
  • the conveyor blade 119B which connects to the underside of the transfer opening 1120B or runs further, is inclined by a blade inclination angle a4 with respect to the axis of rotation x and forms an inclined plane.
  • the blade inclination angle ⁇ 4 at which the conveyor blade 119B is inclined with the front edge 1193 forward under the transfer opening 1120B is in a range of preferably 5° - 85°.
  • a vertical orientation of the conveyor blade 119B is preferably avoided, in which case the milled material is pushed forward and is hardly displaced upwards.
  • the blade inclination angle a4 which is approximately 45° in the embodiment shown, is therefore selected in such a way that the milled material can reach the transfer opening 1020B via the conveyor blade 119B and on to the conveyor spiral 113B.
  • the conveying blade 119B has an outer wall 119S so that the conveyed milling material cannot escape to the outside.
  • the transfer surface 1125B is preferably shaped in such a way that a preferably laminar transition without obstacles results between the conveyor blade 119B at the entrance of the conveyor spiral 113B.
  • FIG. 6b shows the inner ring plate 112 of FIG. 6a without the conveyor spirals 113A, 113B, the shaft 115 and the conveyor blade 119B.
  • a connection space with a connection surface 1127 is exposed at the lower edge of the transfer surface 1125B or on the underside of the transfer opening 1120B, in which the conveyor blade 119B is fastened. eg screwed and/or welded.
  • connection surfaces 1126A, 1126B of the spiral conveyors 113A, 113B are exposed, which run up to an edge or a stop 11261, which is flush with the upper edge of the associated spiral conveyor 113A, 113B, so that the milled material can enter the spiral conveyor 113A, 113B unhindered.
  • FIG. 7a shows a central chisel 111, which comprises a holder 111F and a chiseling element IHM inserted therein.
  • FIG. 7b shows a ring chisel 121 which comprises a holder 121F and a chiseling element 121M inserted therein.
  • the ring chisel 121 is also used as a clearing chisel, as shown in FIG. 6b.
  • 111A, 111B central masters are groups
  • Ringmeis is groups

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Abstract

Der Fräskopf (1), welcher eine Drehachse (x) aufweist und der Bearbeitung eines Pfahlkopfs (80) eines Pfahles (8), der einen Pfahlkern (81), einen Pfahlmantel (82) und eine dazwischen liegende Metallarmierung (83) umfasst, dient, umfasst eine Kopplungsvorrichtung (13), die mit einer Antriebswelle (2) einer Antriebsvorrichtung verbindbar ist, eine Zentralfräse (11), die mehrere an der Unterseite einer Innenringplatte (112) montierte Zentralmeissel (111) aufweist, und eine Ringfräse (12), die mehrere an der Unterseite einer Aussenringplatte (122) montierte Ringmeissel (121) aufweist, welche Zentralfräse (11) und Ringfräse (12) koaxial zur Drehachse (x) ausgerichtet miteinander verbunden sind, wobei die Aussenringplatte (122) durch eine mittlere Kreisringfläche (kr2) davon getrennt die Innenringplatte (112) umschliesst. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass die Innenringplatte (112) wenigstens eine von der Unterseite zur Oberseite der Innenringplatte (112) führende Transferöffnung (1120A, 1120B) aufweist, an die an der Unterseite eine zumindest teilweise in einen Arbeitsbereich der Zentralmeissel (111) hinein ragende Förderschaufel (119A, 119B) und an der Oberseite eine Förderspirale (113A, 113B) anschliesst.

Description

Fräskopf zur Bearbeitung von Pfahlköpfen
Die Erfindung betrifft einen Fräskopf zur Bearbeitung von Pfahlköpfen.
Aus der WO2008135365A1 ist ein Fräskopf zur Bearbeitung von Pfahlköpfen von
Pfählen bekannt, die einen Pfahlkern und einen Pfahlmantel sowie eine zwischen Pfahlkern und Pfahlmantel vorgesehene Metallarmierung umfassen.
Zu bearbeitende Betonpfähle dieser Art, die typischerweise bei instabilem Baugrund vorgesehen werden, um ein Bauobjekt zu stützen, bestehen aus Beton, der auf Druck belastbar ist, und Armierungseisen, das auf Zug belastbar ist. Die Abmessungen der Pfähle werden entsprechend dem Bauobjekt und dem Baugrund gewählt und können in einem weiten Bereich variieren. Typischerweise werden Pfähle mit Längen von 5 m - 50 m und Durchmessern von 0.4 m - 2.5 m eingesetzt. Für die Fertigung der Pfähle werden Bohrungen in den Untergrund eingefügt, in die Rohre eingesetzt werden. In die Rohre wird das Armierungseisen eingesetzt und der Beton eingefüllt. Erdmaterial, das sich am unteren Ende des Rohres befindet, wird dabei zumeist nach oben verdrängt und findet sich nach Fertigstellung des Pfahls in dessen Kopfbereich, weshalb dieser nicht die erforderliche Festigkeit aufweist. Ferner weist der Pfahl bzw. der Pfahlkopf normalerweise nicht die erforderlichen Abmessungen auf. Gegebenenfalls fehlen am Pfahlkopf auch für das Bauobjekt erforderliche Kopplungselemente. Der Pfahlkopf wird daher zumeist bearbeitet und in den erforderlichen Dimensionen und der notwendigen Qualität neu auf gebaut.
Dazu wird der vorgefertigte, normalerweise zylinderförmige Pfahlkopf mittels eines Fräskopfs typischerweise über eine Länge im Bereich von 0.5 m - 1.5 m bearbeitet, um den mangelhaften Beton zu entfernen. Der Beton muss dabei derart entfernt werden, dass das typischerweise koaxial zur Drehachse des Pfahles typischerweise hülsenförmig angeordnete Armierungseisen sowie intakter Beton unterhalb des Pfahlkopfs nicht verletzt werden. Nach dem Entfernen des mangelhaften oder überschüssigen Betons und dem Freilegen der Armierung wird diese normalerweise durch eine ergänzende Armierung erweitert und mit einer Verschalung versehen, die den Dimensionen des neu zu erstellenden Pfahlkopfs entspricht. Die Verschalung wird anschliessend mit Beton gefüllt und nach der Verfestigung des Betons entfernt.
Traditionell wurde bei der Bearbeitung von Pfahlköpfen der Pfahlkern bis an den Rand des Armierungseisens ausgefräst. Anschliessend wurde der Pfahlmantel bis zur Eisenarmierung abgefräst. Diese Bearbeitung nahm in der Regel nicht nur viel Zeit in Anspruch genommen, sondern führte oft auch zu Verletzungen der Eisenarmierung. Ferner traten insbesondere bei der Bearbeitung des Pfahlmantels Abspaltungen des zuvor intakten Betons auf, durch die sich der zur Verfügung stehende Querschnitt des Betonpfahls erheblich reduzierte, sodass sich der vom Betonpfahl auf das aufgebaute Objekt übertragene Flächendruck entsprechend erhöhte. Entsprechende Schäden an einem Betonpfahl hatten daher oft erhebliche Folgeschäden an Objekt zur Folge, die auf mangelhaften Pfahlköpfen aufgebaut wurde. Zur Vermeidung solcher Folgeschäden mussten mangelhafte Pfähle und Pfahlköpfe daher mit grossem Aufwand und entsprechenden Kosten wieder instand gesetzt werden.
Bei der Bearbeitung von Pfahlköpfen spielt daher nicht nur der Zeitfaktor eine wichtige Rolle, sondern insbesondere auch die qualitativ hochwertige Fertigstellung der Pfahlköpfe, die eine Schlüsselstelle im Fundament des Bauwerks, z.B. eines Gebäudes oder einer Brücke, bilden.
Mit dem Fräskopf gemäss der WO2008135365A1, der auf einem Baufahrzeug, wie einem Bagger, montiert wird, wurden hinsichtlich der Bearbeitungs zeit eines Pfahlkopfs sowie hinsichtlich der Qualität der Bearbeitung wesentliche Fortschritte erzielt. Dieser Fräskopf umfasst eine mit einer Antriebswelle verbindbare Kopplungsvorrichtung, eine mit mehreren Zentralmeisseln versehene Zentralfräse und eine mit mehreren Ringmeisseln versehene Ringfräse, die fest miteinander gekoppelt und koaxial zur Drehachse der Antriebswelle ausgerichtet sind. Dieser Fräskopf ermöglicht es, den Pfahlkern und den Pfahlmantel gleichzeitig abzutragen, ohne die zwischen der Zentralfräse und der Ringfräse lokalisierte Armierung des Pfahls zu beschädigen .
Trotz der deutlichen Verbesserung bei der Bearbeitung von Pfahlköpfen mit diesem Fräskopf erzielt wurde, blieb die Forderung bestehen, einen Fräskopf zu entwickeln, welcher es erlaubt, Pfahlköpfe noch schneller und noch schonender zu bearbeiten. Die Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit einer Vorrichtung führt in der Regel jedoch zu qualitativ schlechteren Arbeitsergebnissen, was hinsichtlich der tragenden Bedeutung der bearbeiteten Objekte bzw. der Pfahlköpfe nicht zulässig ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Fräskopf für die Bearbeitung von Pfahlköpfen zu schaffen.
Mittels des Fräskopfs sollen Pfahlköpfe von Betonpfählen gleichzeitig mit reduzierter Kraft, mit höherer Arbeitsgeschwindigkeit und mit höherer Arbeitsqualität bearbeitet werden können. Der Fräskopf soll vorteilhafter in den Pfahlkopf, den Pfahlkern und den Pfahlmantel eindringen können, sodass Betonmaterial mit reduziertem Kraftaufwand abgetragen werden kann und durch die Reduktion des Kraftaufwands gleichzeitig das Risiko der Beschädigung des bearbeiteten Pfahlkopfs reduziert wird.
Bei der Bearbeitung der Pfahlköpfe soll schonend auf den Beton eingewirkt werden, sodass bei einem beschleunigten Materialabtrag keine Spalten und Risse im Pfahlkopf resultieren. Gleichzeitig soll die Belastung der Fräswerkzeuge bzw. der Meissel reduziert werden, sodass sich auch der Wartungsaufwand für den Fräskopf entsprechend reduziert.
Mittels des Fräskopfs soll insbesondere sichergestellt werden, dass bei der Bearbeitung eines Pfahlkopfs keine Abspaltungen im Pfahlmantel erfolgen, welche je nach Grösse einen entsprechend hohen Reparaturaufwand zur Folge hätten .
Der Zentralbohrer und Fräswerkzeuge sollen zudem in gewünschter Anzahl vorteilhaft montierbar und demontierbar sein, sodass auch diesbezüglich ein geringer Wartungsaufwand resultiert und der Fräskopf mit geringem Aufwand bedarfsweise konfiguriert und an die zu bearbeitenden Pfähle, die einen Durchmesser von mehr als 2 m aufweisen können, angepasst werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Fräskopf gelöst, welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Der Fräskopf dient der Bearbeitung eines Pfahlkopfs eines Pfahls typischerweise eines Betonpfahls, der einen Pfahlkern, einen Pfahlmantel und eine Metallarmierung umfasst, die zwischen dem Pfahlkern und dem Pfahlmantel liegt.
Der Fräskopf, der beim Betrieb um dessen Längsachse bzw. Drehachse gedreht wird, umfasst eine Kopplungsvorrichtung, die mit einer Antriebswelle einer Antriebsvorrichtung verbindbar ist, eine Zentralfräse, die mehrere an der Unterseite einer Innenringplatte montierte Zentralmeissel aufweist, und eine Ringfräse, die mehrere an der Unterseite einer Aussenringplatte montierte Ringmeissel aufweist, welche Zentralfräse und Ringfräse koaxial zur Drehachse ausgerichtet miteinander verbunden sind, wobei die Aussenringplatte durch eine mittlere Kreisringfläche davon getrennt die Innenringplatte umschliesst.
Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass die Innenringplatte wenigstens eine von der Unterseite zur Oberseite der Innenringplatte führende Transferöffnung aufweist, an die an der Unterseite eine zumindest teilweise in einen Arbeitsbereich der Zentralmeissel hinein ragende Förderschaufel und an der Oberseite eine Förderspirale anschliesst.
Mit dem erfindungsgemässen Fräskopf gelingt es, Segmente des Pfahlkerns und des Pfahlmantels gleichzeitig abzutragen, ohne dass die im Bereich der mittleren Kreisringfläche liegende Armierung des Pfahls beschädigt wird. Die Bearbeitung erfolgt mit hoher Präzision, so dass der Beton selbst in geringem Abstand von wenigen Zentimetern von der Armierung abgetragen werden kann. Die verbleibende dünne Betonhülse, in der die Armierung eingeschlossen ist, kann anschliessend mittels eines weiteren Werkzeugs, z.B. mittels einer Zange, rasch abgetragen werden.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Segmente des Pfahlkerns und des Pfahlmantels durch eine lineare Absenkung des Fräskopfs abgetragen werden können. Komplexe Bewegungen eines Werkzeugs, die schwierig auszuführen sind und zu Beschädigungen des Pfahlkopfs führen können, entfallen. Die Bearbeitung des Pfahlkopfs gelingt daher innerhalb kurzer Zeit ohne Schäden zu verursachen.
Aufgrund der linearen Verschiebung des Fräskopfs und den entsprechend kalkulierbaren Krafteinwirkungen auf die Werkzeuge, reduzieren sich auch die Belastungen und der Verschleiss des Fräskopfs, weshalb eine Wartung nur in grösseren Intervallen notwendig.
Die wenigstens eine Förderschaufel, die in den Arbeitsbereich der Meissel hineinragt, erlaubt es, das vom Betonkern abgetragene Fräsmaterial zu erfassen und durch die zugehörige Transferöffnung der zugehörigen Förderspirale zuzuführen. Durch den Abtransport des Fräsmaterials wird ein wesentliches Arbeitshindernis aus dem Arbeitsbereich der Meissel entfernt, weshalb der Fräskopf mit reduziertem Widerstand drehen kann und die Zentralmeissel mit reduziertem Widerstand in den Pfahlkern eindringen können. Einerseits erhöht sich die Wirksamkeit der Fräswerkzeuge und andererseits reduziert sich deren Belastung.
Mittels des erfindungsgemässen Fräskopfs wird somit ein gezielter Materialfluss realisiert, der den Fräsprozess entlastet und ein effizientes Abtragen des Pfahlkerns und des Pfahlmantels erlaubt. Aufgrund des gezielten Materialflusses durch die wenigstens eine Transferöffnung kann die Innenringplatte ansonsten mit einem grossen Flächenanteil für die Montage von Zentralmeisseln genutzt werden. Durch die grosse Montagefläche der Innenringplatte wird der Materialfluss daher nicht beeinträchtigt. An der Unterseite der Innenringplatte können daher Zentralmeissel in der gewünschten Anzahl montiert werden. Besonders effi zient kann das Fräsmaterial abgetragen werden, wenn die Innenringplatte mit zwei Trans feröffnungen versehen wird, an die an der Unterseite j e eine zumindest teilweise in den Arbeitsbereich der Zentralmeis sel hinein ragende Förders chaufel und an der Oberseite j e eine Förderspirale ans chlies st . Damit das Fräsmaterial mit minimalem Widerstand in die Förderspiralen flies sen kann, wird vorzugsweise vorgesehen, das s an j ede Trans feröffnung eine Ans chlus s fläche an der Oberseite der Innenringplatte ans chlies st , welche einen laminaren oder Hindernis freien Übergang von der Förders chaufel zur zugehörigen Förderspirale gewährleistet .
Vorzugsweise liegen die Trans feröffnungen und die Förders chaufeln und die Zentralmeis sel einander in Bezug auf die Drehachse paarweise diametral und in gleichen Abständen von der Drehachse gegenüber . Die Förders chaufeln, die Zentralmeis sel und die Ringmeis sel liegen vorzugsweise ebenfalls paarweise auf gleicher Höhe . Auf diese Weise wird gewährleistet , das s die einander diametral gegenüber liegenden Werkzeuge bzw . Meis sel stets in gleicher Weise auf den Pfahlkopf einwirken und durch Asymmetrien verursachte störende Momente oder Kräfte , die den Fräs kopf und des sen Führung belasten könnten, vermieden werden . Der Fräs kopf kann daher optimal geführt und mit minimalem Kraftaufwand betrieben werden . Seitlich auf den Fräs kopf einwirkende Kräfte , welche für die installierten Werkzeuge , wie die Meis sel und den vorzugsweise vorgesehenen Zentralbohrer, ungünstig sein könnten, werden vermieden .
Vorzugsweise ist die Innenringplatte mit der Unterseite eines Schafts und die Aus senringplatte mit der Unterseite eines Montagezylinders verbunden, wobei der Schaft und der Montagezylinder, koaxial zur Drehachse ausgerichtet und an der Oberseite mit einer Kopplungsplatte verbunden sind, an der die Kopplungsvorrichtung angeordnet ist . Der Montagezylinder umfas st vorzugsweise wenigstens ein Austritts fenster , durch das das geförderte Fräsmaterial abgeführt werden kann, und wenigstens ein Montagefenster, welches den manuellen Zugri ff beispielsweise zu Kopplungsvorrichtung erlaubt .
In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung ist vorgesehen, das s die wenigstens eine Förderspirale oder zwei vorzugsweise um 180 ° gegeneinander gedrehte Förderspiralen in einem unteren Abs chnitt , der vorzugsweise entsprechend der Höhe der zu bearbeitenden Pfahlköpfe gewählt ist , mit einer Seitenwand versehen ist . Durch die Seitenwand wird sichergestellt , das s das Fräsmaterial im unteren Abs chnitt nicht von den Förderspiralen entweichen kann und aus dem verbleibenden Bereich des Pfahlkopfs , der die Armierung aufweist, heraus gefördert werden kann. Erst nachdem das Fräsmaterial aus diesem Bereich heraus gefördert wurde, kann es in einem oberen Abschnitt der Förderspirale, der nicht mit einer Seitenwand versehen ist, seitlich austreten und über das wenigstens eine Austritts fenster aus den Fräskopf weggeführt werden. Die Seitenwand der Förderspirale sichert somit den Materialtransport von der Innenringplatte bis zu einem Bereich der Förderspirale, in dem das Fräsmaterial seitlich weggeführt wird. Die Seitenwand kann einstückig an der z.B. aus Metallblech gefertigten Förderspirale angeformt oder auch angeschweisst sein.
An der Unterseite der Innenringplatte ist vorzugsweise ein koaxial zur Drehachse ausgerichteter Zentralbohrer angeordnet, der die Zentralmeissel und die Ringmeissel in Fräsrichtung überragt, und daher als erster in den Pfahlkopf bzw. den Pfahlkern eindringt und dadurch eine Führungs funktion oder Pilotfunktion wahrnimmt und sicherstellt, dass die Zentralmeissel und Ringmeissel kreisförmigen Arbeitsverläuf en folgen können.
In weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass an der Unterseite der Innenringplatte wenigstens eine an den Zentralbohrer anschliessende Radialschaufel vorgesehen ist, die mit Bezug auf die Drehachse vorzugsweise zumindest annähernd radial ausgerichtet ist. Vorzugsweise verläuft die zumindest eine Radialschaufel vom Zentralbohrer zur zumindest einen Transferöffnung. Vorzugsweise ist daher jeder Transferöffnung eine Radialschaufel zugeordnet. Durch die wenigstens eine Radialschaufel, die beispielsweise eine gerade oder gekrümmte Platte ist, wird sichergestellt, dass vom Zentralbohrer und von radial innenliegenden Zentralmeisseln freigelegtes Fräsmaterial nach aussen gegen die zugehörige Transferöffnung geführt wird. Der Verlauf der Unterkante oder Frontkante der Radialschaufel, ebenso wie der Verlauf der Unterkante oder Frontkante der Förderschaufel, ist dabei derart gewählt, dass eine Kontaktierung des Pfahlkerns stets vermieden wird. Die Radialschaufel wird von den benachbarten Zentralmeisseln daher in Förderrichtung überragt.
Die Innenringplatte kann erfindungsgemäss zahlreiche Funktionen vorteilhaft erfüllen. An der Unterseite der Innenringplatte können Montageöffnungen zur Aufnahme der Zentralmeissel und/oder der Radialschaufeln und/oder eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Montageteils oder Bohrfutters, welches dem lösbaren Halten des Zentralbohrers dient, vorgesehen werden. Das Bohrfutter umfasst beispielsweise ein Arretierteil, mittels dessen der Zentralbohrer im Bohrfutter fixierbar und bedarfsweise wieder lösbar ist. An der Oberseite der Innenringplatte kann eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Schafts vorgesehen werden, welcher die Innenringplatte mit der Kopplungsvorrichtung verbindet.
Die Verbindung des Montageteils oder Bohrfutters und des Schafts mit der Innenringplatte kann durch bekannte mechanische Verbindungstechnik, wie durch einen Presssitz und/oder durch ein Gewinde erfolgen. Für die Montage der Zentralmeissel sind vorzugsweise Halterungen vorgesehen, die in die Montageöffnungen eingesetzt werden. Die Zentralmeissel und der Zentralbohrer können daher vorteilhaft mit der Innenringplatte verbunden werden, weshalb Wartungsarbeiten vorteilhaft ausgeführt werden können. Im Falle eines Defekts oder einer notwendigen Wartung sind daher keine Schweissarbeiten notwendig. Stattdessen können die Zentralmeissel und der Zentralbohrer in einfacher Weise gelöst und ersetzt werden.
In weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass die Zentralmeissel je in gleichen oder ungleichen Meisselabständen auf Kreislinien bzw. Arbeitskreisen liegend radial voneinander beabstandet sind, wobei der einheitliche Meisselabstand bzw. die unterschiedlichen Meisselabstände zwischen den Arbeitskreisen vorzugsweise in einem Bereich von 20 mm - 40 mm liegen.
Beim Betrieb bzw. der Rotation des Fräskopfs um die Drehachse verlaufen die Zentralmeissel vorzugsweise paarweise und einander paarweise diametral gegenüberliegend in gleichen Arbeitskreisen, die voneinander beabstandet sind. Durch den radialen Abstand der Zentralmeissel oder der Arbeitskreise in einem Bereich von 20 mm - 40 mm erfolgt ein besonders effizientes Abtragen des Materials des Pfahlkerns. Bei grösseren Abständen als 40 mm wird zu wenig Material abgetragen und bei geringeren Abständen als 20 mm erfolgt ein Eindringen der Zentralmeissel nur unter wesentlich erhöhter Krafteinwirkung die vorzugsweise vermieden wird, um Beschädigungen des Pfahlkopfs und des Fräskopfs zu vermeiden. Idealerweise liegt der Meisselabstand etwa bei 25 mm - 35 mm.
Die Innenringplatte ist vorzugsweise gegenüber der Aussenringplatte nach vorn in Fräsrichtung versetzt, sodass auch die Zentralmeissel gegenüber den Ringmeisseln nach vorn versetzt sind. Beispielsweise liegt eine axiale Verschiebung von 10 mm - 25 mm vor.
Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Montagehöhe der Zentralmeissel in Fräsrichtung von Arbeitskreis zu Arbeitskreis um eine Höhendifferenz ändert, die in einem Bereich von 5 mm - 25 mm liegt, und in Richtung zur Drehachse ansteigt. Beim Betrieb des Fräskopfs dringt daher zuerst der Zentralbohrer in den Pfahlkern ein. Anschliessend dringen sequenziell und abgestuft die Zentralmeissel paarweise in den Pfahlkern ein, sodass der Pfahlkern von innen nach aussen bearbeitet wird. Durch abgestufte Anordnung der Zentralmeissel wird die Oberflächenspannung des Pfahlkerns daher schrittweise gebrochen. Anstatt die Oberfläche des Pfahlkerns in einem Schritt aufzureissen, wird die Oberflächenspannung schrittweise und somit mit reduzierter Kraft gebrochen. Der erfindungsgemässe Fräskopf kann daher mit reduzierter Kraft bzw. reduzierten Antriebsmomenten effizient betrieben werden .
In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung sind die Montagehöhen der Ringmeissel in Fräsrichtung ebenfalls unterschiedlich gewählt. Vorzugsweise steigt die Montagehöhe in Fräsrichtung von Ringmeissel zu Ringmeissel bzw. von Arbeitskreis zu Arbeitskreis der Ringmeissel radial nach aussen schrittweise mit einer Höhendifferenz an, die vorzugsweise in einem Bereich von 5 mm - 25 mm liegt.
Da die am äussersten Rand der Aussenringplatte liegenden Ringmeissel am weitesten in Fräsrichtung nach unten gegen den Pfahlkopf verschoben sind, wird zuerst der äusserste Rand des Pfahlmantels abgefräst. Der Pfahlmantel wird daher von aussen nach innen abgefräst, wodurch Abspaltungen vermieden werden. Die Oberflächenspannung des Pfahlmantels wird daher an der Aussenkante gebrochen, wonach der Pfahlmantel nach innen schrittweise abgebaut wird.
Die Zentralmeissel und Ringmeissel sind vorzugsweise in wenigstens zwei spiralförmig verlaufenden Reihen angeordnet an der Unterseite der Innenringplatte bzw. der Aussenringplatte montiert. Die Meisselhöhe der Zentralmeissel erhöht sich vorzugsweise, wie beschrieben, linear oder nicht linear sequenziell von Zentralmeissel zu Zentralmeissel in Richtung zur Drehachse bzw. in Richtung zum Zentralbohrer radial nach innen. Die Meisselhöhe der Ringmeissel erhöht sich hingegen vorzugsweise, wie beschrieben, linear oder nicht linear sequenziell von Ringmeissel zu Ringmeissel bis zum Rand der Aussenringplatte radial nach aussen.
Der Zentralbohrer und die auf unterschiedlichen Montagehöhen liegenden Zentralmeissel und die auf unterschiedlichen Montagehöhen liegenden Ringmeissel bzw. bilden in ihrem Eingriffsbereich bzw. mit den entsprechenden Arbeitskreisen eine konzentrisch zur Drehachse verlaufende Wellenform, die im Bereich der Drehachse in Fräsrichtung ein Maximum aufweist, die im Bereich der mittleren Kreisringfläche ein Minimum aufweist und die gegen den Aussenrand der Aussenringplatte in Fräsrichtung wieder ansteigt. Die Wellenform gewährleistet ein optimales Eingreifen des Fräskopfs in den Pfahlkopf, der dadurch effizient, aber auch schonend bearbeitet werden kann. Die Oberflächenspannungen im Pfahlkern und in Pfahlmantel werden vorteilhaft gebrochen, weshalb mit reduziertem Energieaufwand ein rascher Materialabbau erfolgt und gleichzeitig Beschädigungen, wie Abspaltungen des Pfahlmantels vermieden werden. Die Erfindung vereinigt daher diese drei wesentlichen Vorteile, die sich normalerweise gegenseitig ausschliessen. Mit reduziertem Energieaufwand erfolgt ein rascherer und schonenderer Materialabbau. Zu beachten ist, dass der Fräsprozess einerseits durch die erfindungsgemässe Entsorgung des Fräsmaterials und andererseits durch die vorteilhafte Anordnung der Zentralmeissel und/oder der Ringmeissel begünstigt wird.
Die wenigstens eine Förderschaufel weist eine Frontkante auf, die von einer der Drehachse näher liegenden Innenkante bis zu einer der Drehachse entfernter liegenden Aussenkante verläuft. Die Förderschaufel oder die Förderschaufeln sind dabei derart angeordnet und ausgerichtet, dass eine Kontaktierung des Pfahlkopfs vermieden und das gelöste Fräsmaterial sicher erfasst und effizient an die zugeordnete Förderspirale überführt wird. Das Fräsmaterial, welches von den Radialschaufeln radial von innen zu den Transferöffnungen nach aussen gefördert wird, wird von den Förderschaufeln aufgefangen und nach oben zu den Förderspiralen gefördert. Das von den aussen liegenden Zentralmeisseln gelöste Fräsmaterial wird von den Förderschaufeln hingegen zuerst aussen erfasst und in einen Materialfluss überführt, der nach innen und nach oben zu den Förderspiralen verläuft. Dadurch wird verhindert, dass sich Fräsmaterial peripher an der Innenringplatte sammelt und den Fräsprozess bzw. die Drehung des Fräskopfs behindert. Damit das von der Förderschaufel erfasste Material nicht durch Zentrifugalkräfte nach aussen geschleudert wird, weisen die Förderschaufeln vorzugsweise aussenliegende Schaufelwände auf.
In vorzugsweisen Ausgestaltungen ist daher zusätzlich ein wenigstens ein Räumungswerkzeug, z.B. ein Meissel, vorgesehen, welches Material an der Peripherie der Innenringplatte erfasst und nach innen ablenkt. Das Räumungswerkzeug oder der Räumungsmeissel überragt die Innenringplatte vorzugsweise um eine Räumungsbreite, die vorzugsweise in einem Bereich von 5mm - 40 mm liegt, radial nach aussen.
Vorzugsweise ist die Frontkante der Förderschaufeln gegenüber dem Durchmesser der Innenringplatte horizontal um einen horizontalen Neigungswinkel derart geneigt, dass bei der Rotation des Fräskopfs in Arbeitsrichtung die Aussenkante der betreffenden Förderschaufel vorläuft und die Innenkante nachläuft. Der horizontale Neigungswinkel, der vorzugsweise in einem Bereich von 5° - 25° liegt, stellt sicher, dass das Fräsmaterial peripher erfasst und gegen die Mitte der Förderschaufel geführt wird.
Vorzugsweise ist die Frontkante der Förderschaufeln gegenüber dem Durchmesser der Innenringplatte vertikal um einen vertikalen Neigungswinkel derart geneigt, dass die Innenkante vorzugsweise entsprechend dem Verlauf der Montagehöhe der Zentralmeissel höher liegt als die Aussenkante. Der vertikale Neigungswinkel ist entsprechend dem Höhenverlauf der Zentralmeissel vorzugsweise derart gewählt, dass zwischen den Spitzen der Zentralmeissel und der Frontkante der Förderschaufeln ein Schaufelabstand bzw. ein Abstand von den Meisselspitzen und demnach von der Oberfläche des Pfahlkerns im Bereich von 5 mm - 40 mm resultiert.
Die Förderschaufeln sind ferner um einen vertikalen Schaufelneigungswinkel gegenüber der Drehachse geneigt, wobei die Frontkante der Förderschaufeln beim Betrieb des Fräskopfs vorauseilt und der vertikale Schaufelneigungswinkel vorzugsweise in einem Bereich zwischen 5° und 85° liegt .
Die wenigstens eine Radialschaufel und/oder die wenigstens eine Förderschaufel sind vorzugsweise zumindest teilweise formschlüssig je in einer Ausnehmung oder Montageöffnung, die in der Innenringplatte vorgesehen ist, gehalten. Auf diese Weise können die Radialschaufeln und die Förderschaufeln einfach montiert und demontiert werden. Die wenigstens eine Radialschaufel und/oder die wenigstens eine Förderschaufel können hingegen auch ganz oder teilweise mit der Innenringplatte verschweisst werden, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Radialschaufel und die Förderschaufel zumindest teilweise flächig an einer Stützfläche der Innenringplatte anliegen .
Die an der Zentralfräse vorgesehenen Zentralmeissel und die an der Ringfräse vorgesehenen Ringmeissel bestehen vorzugsweise aus einer verschweissbaren oder formschlüssig montierbaren Halterung sowie einem darin einsetzbaren Meisselelement, das routinemässig ersetzt werden kann. Vorzugsweise sind die Halterungen mittels formschlüssiger Verbindungen, z.B. Schwalbenschwanzverbindungen, mit den zugehörigen Halterungen oder Montageelementen der Ringplatten verbunden. Die Ringmeissel sind vorzugsweise etwas grösser dimensioniert als die Zentralmeissel. Ferner kann einer der Ringmeissel als Räumungsmeissel mit der Innenringplatte verbunden sein.
Der Innen- und der Aussendurchmesser der inneren Ringplatte und der äusseren Ringplatte sind vorzugsweise präzise an die Abmessungen des Pfahles und die Position der Armierung im Pfahl angepasst, so dass ein maximaler Abtrag von Beton gewährleistet ist, ohne die Armierung zu verletzen. Der Fräskopf wird daher entsprechend den Dimensionen des zu bearbeitenden Pfahlkopfs bereitgestellt, der einen Aussendurchmesser von über 2 m aufweisen kann.
Vorzugsweise sind Zentralfräsen und Ringfräsen in beliebigen Dimensionen miteinander kombinierbar bzw. durch die Kopplungsplatte miteinander verbindbar. Ferner sind vorzugsweise unterschiedlich dimensionierte und/oder unterschiedlich mit Werkzeugen bestückte Aussenringplatten mit dem Montagezylinder lösbar verbindbar. Ferner sind vorzugsweise unterschiedlich dimensionierte und/oder unterschiedlich mit Werkzeugen bestückte Innenringplatten mit dem Schaft lösbar verbindbar. Auf diese Weise kann der Fräskopf flexibel an die zu bearbeitenden Pfahlköpfe angepasst werden.
Der Fräskopf wird aus widerstandsfähigem Material, insbesondere Eisen und Stahl gefertigt. Die mit dem Betonpfahl in Kontakt tretenden Werkzeugteile werden vorzugsweise aus Hartmetall gefertigt. Typischerweise umfassen die Fräswerkzeuge Aufnahmeöffnungen, in die Hartmetallelemente eingesetzt werden, die der Bearbeitung des Betons dienen. Der Einsatz von Kunststoff teilen ist möglich, falls diese über die gewünschte Festigkeit verfügen und dem Fräskopf oder Teilen davon z.B. eine gewisse Elastizität verleihen sollen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. la in Schnittdarstellung einen erfindungsgemässen Fräskopf 1 zur Bearbeitung von Pfahlköpfen 80 mit einer Kopplungsvorrichtung 13, mit einer Ringfräse 12, die mehrere an der Unterseite einer Aussenringplatte 122 montierte Ringmeissel 12 aufweist, und mit einer Zentralfräse 11, die eine Innenringplatte 112 aufweist, an deren Unterseite 112 mehrere Zentralmeissel 111 vorgesehen sowie zwei Förderschaufeln 119A, 119B angrenzend an Transferöffnungen
1120A, 1120B montiert sind, durch die hindurch gelöstes Fräsmaterial aus dem Arbeitsbereich der Zentralmeissel 111 zu Förderspiralen 113A, 113B förderbar ist;
Fig. 1b den Fräskopf 1 von Fig. la während der Bearbeitung eines
Pfahlkopfs 80, dessen Pfahlkern 81 und Pfahlmantel 82, zwischen denen die unbeschädigte Eisenarmierung 83 in einer relativ dünnen Betonhülse 88 gehalten ist, bereits in der Höhe h2 abgetragen wurden;
Fig. 2 den Fräskopf 1 von Fig. la von unten mit Blick auf die mit den Zentralmeisseln 111 bestückte Innenringplatte 112 und die mit den Ringmeisseln 121 bestückte Aussenringplatte 122, die entsprechend der Geometrie des bearbeiteten Pfahls 8 eine dem Pfahlkern 81 entsprechende zentrale Kreisringfläche krl und eine dem Pfahlmantel 82 entsprechende äussere Kreisringfläche kr3 abdecken und eine mittlere Kreisringfläche kr2 begrenzen, in welche eine nach der Bearbeitung des Pfahlkopfs 80 verbliebene Betonhülse 88 mit der Eisenarmierung 83 eintreten kann;
Fig. 3a die Innenringplatte 112 von Fig. 2, die mit zwei Serien
111A, 111B von spiralförmig angeordneten Zentralmeisseln
111, einem Zentralbohrer 114 bestückt und mit zwei Transferöffnungen 1120A, 1120B versehen ist, an die seitlich je eine Radialschaufel 118A, 118B und in Drehrichtung rückseitig je eine Förderschaufel 119A, 119B angrenzen und an deren Frontseite je ein Räumungsmeissel 1119A, 1119B vorgesehen ist;
Fig. 3b die Innenringplatte 112 von Fig. 3a mit eingezeichneten
Arbeitskreisen ml der beiden Serien 111A, 111B von
Zentralmeisseln 111, von denen je zwei, die einander bezüglich der Drehachse x des Fräskopfs 1 bzw. des
Zentralbohrers 114 diametral gegenüber liegen, entlang einem gemeinsamen Arbeitskreis ml geführt werden;
Fig. 4 einen Teil der Zentralfräse 11 mit der Innenringplatte 112, dem Zentralbohrer 114, nur drei montierten Zentralmeisseln 1112A, 1115B, 1118A und einer der Transferöffnungen 1120B, an die die zugehörige Radialschaufel 118B und die zugehörige Förderschaufel 119B, die in den Arbeitsbereich der Zentralmeissel 111 hineinragen, angrenzen;
Fig. 5a die vollständig mit Zentralmeisseln 111, Radialschaufeln
118A, 118B, Förderschaufeln 119A, 119B, Räumungswerkzeugen
1119A, 1119B und dem Zentralbohrer 114 bestückte
Innenringplatte 112 von Fig. 3a in räumlicher Darstellung;
Fig. 5b die Innenringplatte 112 von Fig. 5a nach Entfernung der
Zentralmeissel 111 und der Förderschaufel 119B sowie der Entnahme des Zentralbohrers 114 mitsamt Bohrfutter 1143 aus einer Ausnehmung 1129 der Innenringplatte 112;
Fig. 6a die Innenringplatte 112 von Fig. 5a von oben mit den an die
Oberseite der Innenringplatte 112 anschliessenden Förderspiralen 113A, 113B, die um 180° gegeneinander gedreht den Schaft 115 der Zentralfräse 11 umlaufen und die in diesem Abschnitt je mit einer Spiralwand 1130 versehen sind, sowie in Frontansicht die Transferöffnung 1120B, an die an der Unterseite die in den Arbeitsbereich der Zentralmeissel 111 hinein ragende Förderschaufel 119B und an die an der Oberseite die Förderspirale 113B anschliesst;
Fig. 6b die Innenringplatte 112 von Fig. 6a mit den
Transferöffnungen 1120A, 1120B und ohne die Förderspiralen
113A, 113B, den Schaft 115 und die Förderschaufel 119B;
Fig. 7a einen Zentralmeissel 111, der eine Halterung 111F und ein darin eingesetztes Meisselelement IHM umfasst; und
Fig. 7b einen Ringmeissel 121, der eine Halterung 121F und ein darin eingesetztes Meisselelement 121M umfasst.
Fig. la zeigt in Schnittdarstellung einen erfindungsgemässen Fräskopf 1, der, wie Fig. 1b zeigt, zur Bearbeitung von Pfahlköpfen 80 von Betonpfählen 8 vorgesehen ist. Der Fräskopf 1 umfasst eine Zentralfräse 11 und eine Ringfräse 12, die an deren Oberseite durch eine Kopplungsplatte 133 und eine Konterplatte 134 miteinander sowie mit einer Kopplungsvorrichtung 13 verbunden sind. Die Kopplungsvorrichtung 13 umfasst eine Kopplungshülse 131, in die eine Antriebswelle 2 einer Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) einsetzbar und z.B. mittels eines Bolzens 132 arretierbar ist. Die Antriebswelle 2 ist beispielsweise von einem Baufahrzeug gehalten, das in der Lage ist, die Antriebswelle 2 um eine Drehachse x bzw. um die Längsachse des Fräskopfs 1 zu drehen und axial zu verschieben. Der Fräskopf 1 kann daher drehend koaxial auf einen Pfahlkopf 80 abgesenkt werden, um diesen zu bearbeiten, wie dies Fig. 1b zeigt. In allen Ausführungsbeispielen wird der Fräskopf 1 dazu von oben gesehen im Uhrzeigersinn gedreht.
Die Ringfräse 12 umfasst eine Aussenringplatte 122, an deren Unterseite Ringmeissel 121 in Drehrichtung ausgerichtet oder geneigt dazu montiert sind. Die Oberseite der Aussenringplatte 122 ist z.B. mittels Flanschelementen und Schrauben oder Gewindeelementen vorzugsweise lösbar mit der Unterseite eines Montagezylinders 123 verbunden, dessen Oberseite z.B. mittels Flanschelementen und Schrauben oder Gewindeelementen vorzugsweise lösbar mit der Kopplungsplatte 133 verbunden ist. Der Montagezylinder 123 weist einen Viertelschnitt auf, durch den die Sicht auf die Zentralfräse 11 freigelegt ist. An der Unterseite weist der Montagezylinder 123 Austritts fenster 1231 auf, durch die gelöstes Fräsmaterial nach aussen weggeführt werden kann. An der Oberseite weist der Montagezylinder 123 Montagefenster 1232 auf, die einen Eingriff in den Fräskopf 1 erlauben, z.B. um die Zentralfräse 11 zu lösen.
Die Zentralfräse 11 umfasst eine Innenringplatte 112, an deren Unterseite Zentralmeissel 111 in Drehrichtung ausgerichtet oder geneigt dazu montiert sind. Koaxial zur Drehachse x ausgerichtet ist an der Unterseite der Innenringplatte 112 ein Zentralbohrer 114 vorgesehen, welcher die Zentralmeissel 111 und die Ringmeissel 121 nach unten in Fräsrichtung überragt. Die Innenringplatte 112 weist ferner zwei Transferöffnungen 1020A, 1020B auf (siehe Fig. 3a) , die einander in Bezug auf die Drehachse x diametral gegenüber liegen, und denen je eine Radialschaufel 118A, 118B sowie je eine Förderschaufel 119A, 119B zugeordnet sind.
An der Oberseite schliesst je eine Förderspirale 113A, 113B an die
Transferöffnungen 1020A, 1020B an. Die Förderspiralen 113A, 113B, die nach oben einen Schaft 115 umschliessen, werden vorzugsweise aus einem massiven Blech geformt. Die Unterseite des Schafts 115 ist mit der Innenringplatte 112 verbunden und an der Oberseite von einer Verbindungsvorrichtung 14 vorzugsweise lösbar gehalten. Der Schaft 115 ist mittels der Verbindungsvorrichtung 14 kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Kopplungsvorrichtung 13 verbunden. Die Verbindungsvorrichtung 14 umfasst vorzugsweise entlang dem Umfang des Schafts 115 verteilt angeordnete Spannvorrichtungen, die es erlauben, den Schaft 115 mit der Konterplatte 134 zu verspannen. Die Verbindungsvorrichtung 14 erlaubt es somit, den Schaft 115 und somit die Zentralfräse 11 vom Fräskopf 1 zu lösen. Die Zentralfräse 11 kann daher gelöst, gewartet und wieder eingesetzt oder durch eine Zentralfräse 11, die andere Eigenschaften aufweist, ersetzt werden .
Fig. 1b zeigt den Fräskopf 1 von Fig. la während der Bearbeitung eines aufgeschnitten dargestellten Pfahlkopfs 80 eines Pfahles 8, der eine Höhe hl und einen Durchmesser d aufweist. Der Pfahlkern 81 und der Pfahlmantel 82, zwischen denen die unbeschädigte Eisenarmierung 83 in einer relativ dünnen Betonhülse 88 gehalten ist, wurden bereits über eine Höhendifferenz h2 von oben nach unten abgetragen. Das gelöste Fräsmaterial wurde von den Förderschaufeln 119A, 119B erfasst und durch die Transferöffnungen 1220A, 1220B den Förderspiralen 113A, 113B zugeführt und von diesen über den Pfahlkopf 80 bzw. die verbliebene Betonhülse 88 angehoben und weggeführt. Innerhalb des Pfahlkopfs 80 wird das Fräsmaterial seitlich durch eine Spiralwand 1130 gehalten, die peripher an den Förderspiralen 113A, 113B angeformt oder angeschweisst ist. Das Fräsmaterial wird daher über den Pfahlkopf 80 angehoben und erst anschliessend unter Einwirkung der Zentrifugalkraft nach aussen zu den Austrittsöffnungen 1231 des Montagezylinders 123 abgegeben.
Fig. 1b zeigt ferner, dass die Zentralmeissel 111 und die Ringmeissel 121 auf unterschiedlichen Höhen liegen und somit unterschiedlich tief in den Pfahlkopf 80 eingreifen. Zumindest die nahe beim Zentralbohrer 114 liegenden Zentralmeissel 111 liegen in Fräsrichtung alle tiefer als die Ringmeissel 121. Auch auf der Innenringplatte 112 und der Aussenringplatte 122 sind die Zentralmeissel 111 und Ringmeissel 121 in Fräsrichtung auf unterschiedlichen Höhen montiert. Die Montagehöhe der Zentralmeissel 111 steigt radial in Richtung zur Drehachse x vorzugsweise von Zentralmeissel 111 zu Zentralmeissel 111 schrittweise an. Die Montagehöhe der Ringmeissel 121 steigt radial nach aussen vorzugsweise von Ringmeissel 121 zu Ringmeissel 121 schrittweise an. Dabei kann ein linearer oder nichtlinearer Anstieg vorgesehen werden. Der Zentralbohrer 114 selbst, der eine Führungs funktion oder Pilotfunktion übernimmt, überragt die Zentralmeissel 111 nach unten.
Fig. 1b zeigt einen Querschnitt durch den Pfahlkopf 8 mit dem symmetrischen Verlauf der Fräslinie dl, die entsprechend der Anordnung des Zentralbohrers 114, der Zentralmeissel 111 und der Ringmeissel 121 im Bereich der Drehachse ein Maximum und im Bereich der Betonhülse 88 bzw. im Bereich der mittleren Kreisringfläche kr2 unterbrochen ist und ein Minimum aufweist und in der Folge nach aussen in Fräsrichtung wieder ansteigt. Bei der Bearbeitung des Pfahlkopfs 8 resultiert an dessen Oberfläche daher eine entsprechende konzentrisch zur Drehachse x verlaufende Wellenform. Diese Wellenform gewährleistet, dass die zentrale Fräse 11 und die Ringfräsen 12 optimal in den Pfahlkopf 80 eingreifen und den Pfahlkern 81 von innen nach aussen und den Pfahlmantel 82 von aussen nach innen auflösen. Diese graduelle Bearbeitung des Pfahlkopfs 80 erlaubt es, die Oberflächenspannung im Pfahlkern 81 und die Oberflächenspannung im Pfahlmantel 82 vorteilhaft aufzulösen, ohne dass Beschädigungen am Pfahlkopf 80 auftreten.
Nach Abschluss der Bearbeitung des Pfahlkopfs 80 wird der Fräskopf 1 wieder angehoben. Die verbliebene Betonhülse 88, welche die Eisenarmierung 83 noch immer umschliesst und schützt, wird anschliessend mit weiterem Werkzeug, wie Fräsen und Klemmen, mit geringem Aufwand beseitigt.
Fig. 2 zeigt den Fräskopf 1 von unten mit Blick auf die mit den Zentralmeisseln 111 bestückte Innenringplatte 112 und die mit den Ringmeisseln 121 bestückte Aussenringplatte 122, die entsprechend der Geometrie des bearbeiteten Pfahls 8 eine dem Pfahlkern 81 entsprechende zentrale Kreisringfläche krl und eine dem Pfahlmantel 82 entsprechende äussere Kreisringfläche kr3 abdecken und eine mittlere Kreisringfläche kr2 begrenzen, in welche eine nach der Bearbeitung des Pfahlkopfs 80 verbliebene Betonhülse 88 mit der Eisenarmierung 83 eintreten kann. Ein Teil der mittleren Kreisringfläche kr2 ist schraffiert gezeigt.
Die Aussenringplatte 122 hat einen Aussendurchmesser dl22o und einen
Innendurchmesser d!22i. Die Innenringplatte 112 hat einen Aussendurchmesser dll2. Auf der Aussenringplatte 122 sind drei Serien 121A, 121B, 121C von je zwölf spiralförmig angeordneten Ringmeisseln 121 bzw. 1211, 1212, ..., 12112 je um 120° versetzt angeordnet. Je drei Ringmeissel 121 folgen jeweils demselben Arbeitskreis ml (nur ein Arbeitskreis ml gezeigt) . Die Montagehöhe der Ringmeissel 121 steigt vom ersten Ringmeissel 1211 bis zum letzten Ringmeissel 12112 oder von einem Arbeitskreis ml zum nächsten Arbeitskreis ml radial von innen nach aussen vorzugsweise stetig an, weshalb die äussersten Ringmeissel 12112 in Fräsrichtung am höchsten liegen und daher zuerst den äusseren Rand des Pfahlmantels 82 erfassen. Auf diese Weise wird der Pfahlmantel 82 von aussen nach innen bearbeitet, weshalb schädigende Abspaltungen vermieden werden. Der Anstieg der Montagehöhe der Ringmeissel 121 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 5 mm - 25 mm. Beispielsweise liegt der Anstieg Montagehöhe der ersten Ringmeissel 1211, 1212, ... nahe bei 5 mm und der Anstieg der Montagehöhe der letzten Ringmeissel ..., 12111,
12112 nahe bei 25 mm.
Auf der Innenringplatte 112, die in Fig. 3a grösser dargestellt ist, sind zwei Serien 111A, 111B von je acht spiralförmig angeordneten Zentralmeisseln 111 bzw. 1111, 1112, ..., 1118 je um 180° versetzt angeordnet .
Wie Fig. 3b zeigt, folgen je zwei einander diametral gegenüber liegende Zentralmeissel 111 demselben Arbeitskreis ml. Die Montagehöhe der Zentralmeissel 111 steigt vom ersten Zentralmeissel 1111 bis zum letzten Zentralmeissel 1108 radial von aussen nach innen vorzugsweise stetig an, weshalb die am nächsten bei der Drehachse x liegenden Zentralmeissel 1108 in Fräsrichtung am höchsten liegen und daher nach dem Zentralbohrer 114 zuerst in die Mitte des Pfahlkerns 81 eindringen. Auf diese Weise wird der Pfahlkern 81 von innen nach aussen bearbeitet, wodurch die Bearbeitung des Pfahlkerns 81 rascher erfolgen kann.
Beispielsweise liegt der Anstieg Montagehöhe der ersten Ringmeissel 1111, 1112, ... nahe bei 5 mm und der Anstieg der Montagehöhe der letzten Ringmeissel ..., 1107, 1108 nahe bei 25 mm.
Die Zentralmeissel 111 sind paarweise je in gleichen oder ungleichen Meisselabständen ma radial gegeneinander versetzt und definieren bei der Drehung je einen Arbeitskreis ml. Die Differenz der Radien der
Arbeitskreise ml entspricht dem jeweiligen Meisselabstand. Der einheitliche Meisselabstand ma bzw. die unterschiedlichen Meisselabstände ma liegen bevorzugt in einem Bereich von 20 mm - 40 mm. Bei dieser Anordnung der Zentralmeissel wird das Material optimal abgetragen. Die Arbeitskreise ml sind somit radial und auch in der Höhe gegeneinander versetzt
Die Innenringplatte 112 weist zudem zwei in Bezug auf die Drehachse x einander diametral gegenüber liegende Transferöffnungen 1120A, 1120B auf, durch die das gelöste Fräsmaterial weggeführt werden kann. Zum Abtransport des Fräsmaterials sind angrenzend an die nachlaufende Kante jeder der Transferöffnungen 1120A, 1120B eine Förderschaufel 119A, 119B vorgesehen, die sich einerseits teilweise in den Bereich der jeweiligen Transferöffnung 1120A, 1120B und anderseits teilweise in den Arbeitsbereich der Zentralmeissel 111 erstrecken. Frontseitig weisen die Förderschaufeln 119A, 119B eine Frontkante 1193 auf, die von einer Innenkante zu einer Aussenkante der Förderschaufeln 119A, 119B verläuft. Die Förderschaufeln 119A, 119B greifen daher mit der Frontkante 1193 zuerst in das freigelegte Fräsmaterial ein, um dieses über die Förderschaufeln 119A, 119B nach oben wegzuführen .
Fig. 3a zeigt, dass die Frontkante 1193 gegenüber dem Durchmesser dll2 der Innenringplatte 112 horizontal um einen horizontalen Neigungswinkel al derart geneigt ist, dass bei der Rotation des Fräskopfs 1 in Arbeitsrichtung die Aussenkante 1192 der betreffenden Förderschaufel 119A; 119B vorläuft und die Innenkante 1191 nachläuft. Das Fräsmaterial wird daher zuerst an der Aussenseite der Frontkante 1193 erfasst und nach innen gegen die zugehörige Transferöffnung 1120A, 1120B verdrängt. Durch die Verschiebung des Fräsmaterials erfolgt ein vorteilhafter Materialfluss, der die Förderschaufeln 119A, 119B entlastet. Der horizontale Neigungswinkel oder Vorlaufwinkel al liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0° - 25° .
Jeder der Transferöffnungen 1120A, 1120B ist zudem eine Radialschaufel 118A, 118B zugeordnet, die das vom Zentralbohrer 114 und von den innenliegenden Zentralmeisseln 111 freigelegte Fräsmaterial nach aussen zu den Transferöffnungen 1120A, 1120B fördert. Die Radialschaufeln 118A, 118B können einfache Platten sein, die vorzugsweise formschlüssig von der Innenringplatte 112 gehalten und vorzugsweise radial oder geneigt gegen die zugehörige Transferöffnung 1120A, 1120B ausgerichtet sind. Fig. 3b zeigt ferner, dass an der vorlaufenden Kante der Transferöffnungen 1120A, 1120B je ein Räumungsmeissel 1119A, 1119B montiert ist, der die Innenringplatte 112 nach aussen um eine Räumungsbreite b überragt, die vorzugsweise in einem Bereich von 5 mm - 40 mm liegt. Die Räumungsmeissel 1119A, 1119B erfassen noch nicht gelöste Betonteile, welche die Förderschaufeln 119 A, 119 B beschädigen könnten, sowie das aussen liegende Fräsmaterial und fördern es radial nach innen, sodass es von den Förderschaufeln 119A, 119B erfasst werden kann. Die Räumungsmeissel 1119A, 1119B sind vorzugsweise identisch zu den Ringmeisseln 121, die vorzugsweise grösser dimensioniert sind, als die Zentralmeissel 111.
Damit das Fräsmaterial peripher gut erfasst werden kann, können auch die Förderschaufeln 119A, 119B die Innenringplatte 112 radial nach aussen um bis zu 35 mm überragen.
Fig. 3b zeigt ferner, dass die Innenringplatte 112 an der Unterseite Montageöffnungen 1128 aufweisen, in die die Zentralmeissel 111 oder
Halterungen für die Zentralmeissel 111 eingesetzt werden.
Fig. 4 zeigt einen Teil der Zentralfräse 11 mit der Innenringplatte 112, dem Zentralbohrer 114, nur drei montierten Zentralmeisseln 1112A, 1115B, 1118A und einer der Transferöffnungen 1120B, an die die zugehörige Radialschaufel 118B und die zugehörige Förderschaufel 119B, die in den Arbeitsbereich der Zentralmeissel 111 hineinragen, angrenzen. Für jedes dieser Werkzeuge ist die Eindringtiefe gezeigt; für den Zentralbohrer 114 die Eindringtiefe tO, für die Zentralmeissel 1112A, 1115B, 1118A die
Eindringtiefen tl, t2, t3, für die Innenkante 1181 und die Aussenkante 1182 der Radialschaufel 118B die Eindringtiefen tll81, tll82 und für die Innenkante 1191 und die Aussenkante 1192 der Förderschaufel 119B die Eindringtiefen tll91, 1192.
Die Frontkante 1183 der Radialschaufel 118B verläuft von der Innenkante 1181 zur Aussenkante 1182 bzw. von der Eindringtiefe tll81 zur Eindringtiefe tll82 mit einer abfallenden Neigung nach aussen. Die Frontkante 1193 der Förderschaufel 119B verläuft von der Innenkante 1191 zur Aussenkante 1192 bzw. von der Eindringtiefe tll91 zur Eindringtiefe tll82 mit einer abfallenden Neigung nach aussen. Die Frontkante 1193 der Förderschaufel 119B ist gegenüber dem Durchmesser dll2 der Innenringplatte 112 vertikal vorzugsweise um einen vertikalen Neigungswinkel a2 derart geneigt, dass die Innenkante 1191 vorzugsweise entsprechend dem Verlauf der Montagehöhen der Zentralmeissel 111 in Förderrichtung höher liegt als die Aussenkante 1192. Die Förderschaufel 119B kann daher nicht in Kontakt mit der Oberfläche des Pfahlkopfs 80 bzw. des Pfahlkerns 81 geraten.
Vorzugsweise ist zwischen der Frontkante 1193 der Förderschaufel 119 und den Arbeitskreisen ml der Zentralmeissel 111 bzw. den Spitzen der Zentralmeissel 111 ein Schaufelabstand a3 vorgesehen, der in einem Bereich von vorzugsweise 5 mm - 40 mm liegt.
Fig. 4 zeigt weiter, dass der Zentralbohrer 114, der ein Fräswerkzeug oder Bohrwerkzeug 1141 und einen Werkzeugschaft 1142 umfasst, in einem Montageteil oder Bohrfutter 1143 gehalten und mittels eines Arretierteils 11431, z.B. durch einen Bolzen fixiert ist.
Fig. 5a zeigt die vollständig mit Zentralmeisseln 111; Radialschaufeln 118A, 118B; Förderschaufeln 119A, 119B; Räumungswerkzeugen 1119A, 1119B; und dem Zentralbohrer 114 bestückte Innenringplatte 112 von Fig. 3a in räumlicher Darstellung. Eine Serie der Zentralmeissel 111 ist mit den zugehörigen Ordnungsnummern 1111, 1112, ..., 1108 versehen. Ferner ist rechts ein Blick über die Förderschaufel 119B durch die Transferöffnung 1120B gezeigt .
Fig. 5b zeigt die Innenringplatte 112 von Fig. 5a nach Entfernung der Zentralmeissel 111 und der Förderschaufel 119B sowie der Entnahme des Zentralbohrers 114 mitsamt dem Bohrfutter 1143 aus einer Ausnehmung 1129 der Innenringplatte 112. sichtbar sind ferner Ausnehmungen 1123 an der Unterseite der Innenringplatte 112, die der Aufnahme der Radialschaufeln 118A, 118B dienen. Verblieben ist zudem das Gehäuse 121F des Räumungsmeissels 1119B.
Zur Realisierung der Montagehöhen bzw. zur gegenseitigen vertikalen Verschiebung der Zentralmeissel 111 ist die Unterseite der Innenringplatte 112 mit ringförmig verlaufenden Stufen SI, S2, S3, S4, S5 versehen, die vorzugsweise zu den Arbeitskreisen ml korrespondieren. Fig. 6a zeigt die Innenringplatte 112 von Fig. 5a von oben mit den an die Oberseite der Innenringplatte 112 anschliessenden und um 180° gegeneinander getreten Förderspiralen 113A, 113B, die den Schaft 115 der Zentralfräse 11 umlaufen und die in diesem Abschnitt je mit einer Spiralwand 1130 versehen sind. Die Transferöffnung 1120B, an die an der Unterseite die in den Arbeitsbereich der Zentralmeissel 111 hinein ragende Förderschaufel 119B und an die an der Oberseite die Förderspirale 113B anschliesst. Die Innenringplatte 112 weist für jede der Transferöffnungen 1020A, 1020B eine Trans ferfläche 1125A, 1125B auf, über die das Fräsmaterial von der Förderschaufel 119A, 119B zur zugehörigen Förderspirale 113A, 113B gefördert wird. Es ist möglich, diese Trans ferfläche 1125A, 1125B vollständig durch die Förderschaufel 119A, 119B abzudecken. Die Förderschaufel 119A, 119B kann daher z.B. frontseitig am unteren Ende der Trans ferfläche 1125A, 1125B angeschweisst oder auch an der zugehörigen Trans ferfläche 1125A, 1125B befestigt, gegebenenfalls angeschraubt werden.
Die Förderschaufel 119B, die an die Unterseite der Transferöffnung 1120B anschliesst oder weiter verläuft ist um einen Schaufelneigungswinkel a4 gegenüber der Drehachse x geneigt und bildet eine schiefe Ebene. Der Schaufelneigungswinkel a4, mit dem die Förderschaufel 119B mit der Frontkante 1193 nach vorn unter die Transferöffnung 1120B geneigt ist, liegt in einem Bereich von vorzugsweise 5° - 85° . Vorzugsweise wird eine vertikale Ausrichtung der Förderschaufel 119B vermieden, bei der das Fräsmaterial nach vorne gestossen und kaum nach oben verdrängt wird. Der Schaufelneigungswinkel a4, der bei der gezeigten Ausgestaltung bei etwa 45° liegt, wird daher derart gewählt, dass das Fräsmaterial über die Förderschaufel 119B zur Transferöffnung 1020B und weiter zur Förderspirale 113B gelangen kann. Damit das geförderte Fräsmaterial nicht nach aussen entweichen kann, weist die Förderschaufel 119B eine Aussenwand 1195 auf.
Die Trans ferfläche 1125B ist vorzugsweise derart geformt, dass zwischen Förderschaufel 119B an dem Eingang der Förderspirale 113B ein vorzugsweise laminarer Übergang ohne Hindernisse resultiert.
Fig. 6b zeigt die Innenringplatte 112 von Fig. 6a ohne die Förderspiralen 113A, 113B, den Schaft 115 und die Förderschaufel 119B. Nach Entnahme der Förderschaufel 119B ist am unteren Rand der Trans ferfläche 1125B bzw. auf der Unterseite der Transferöffnung 1120B ein Anschlussraum mit einer Anschlussfläche 1127 freigelegt, in dem die Förderschaufel 119B befestigt, z.B. verschraubt und/oder verschweisst wird. Ebenso sind die Anschlussflächen 1126A, 1126B der Förderspiralen 113A, 113B freigelegt, die bis zu einer Kante oder einem Anschlag 11261 verlaufen, der bündig an die Oberkante der zugehörigen Förderspirale 113A, 113B anschliesst, sodass das Fräsmaterial ungehindert in die Förderspirale 113A, 113B eintreten.
Fig. 7a zeigt einen Zentralmeissel 111, der eine Halterung 111F und ein darin eingesetztes Meisselelement IHM umfasst.
Fig. 7b zeigt einen Ringmeissel 121, der eine Halterung 121F und ein darin eingesetztes Meisselelement 121M umfasst. Der Ringmeissel 121 wird in der vorliegenden Ausgestaltung auch als Räumungsmeissel verwendet, wie dies Fig. 6b zeigt.
Bezugszeichenliste
Fräskopf
11 Zentralfräse
111, 1111, ..., 1118 Zentralmeissel
111A, 111B Zentralmeis sei gruppen
111F Meis seihalte rung
IHM Meissel oder Werkzeug
1119A, 1119B Räumungs Werkzeug, Räumungsmeissel
112 Innenringplatte
1120A, 1120B Trans f eröf fnungen
1123 Montageöffnungen für die Radialschaufeln
1124 Aufnahmeöffnung für den Schaft 115
1125A, 1125B Trans ferflächen der Transferöffnungen
1126A, 1126B Anschlussfläche für die Förderspiralen
1127 Anschlussflächen für die Förderschaufeln
1128 Montageöffnungen für Zentralmeissel 111
1129 Aufnahmeöffnung für das Montageteil 1143
113A, 113B Förder spiral en
1130 Spiralwand
114 Zentralbohrer
1141 Fräs Werkzeug, Hartmetall schneiden
1142 Werkzeugs cha ft
1143 Montageteil, Bohrfutter
11431 Arretierteil
115 Schaft
118A, 118B Radi al schau fein
1181 Innenkante der Radialschaufeln
1182 Aussenkante der Radialschaufeln
1183 Frontkante der Radialschaufeln
119A, 119B Förder schau fei
1191 Innenkante der Förderschaufeln
1192 Aussenkante der Förderschaufeln
1193 Frontkante der Förderschaufeln
1195 Aussenwand der Förderschaufeln
12 Ringfräse
121; 1211, ..., 12112 Ringmeissel
121A, ..., 121C Ringmeis sei gruppen
121F Meis seihalte rung
12 IM Meissel oder Werkzeug
122 Aussenringplatte 123 Montagezylinder
1231 Austritts fenster
1232 Montagefenster für den Zugriff
13 Kopplungsvorrichtung
131 Kopplungshülse
132 Kopplungsmittel, Kopplungsbolzen
133 Kopplungsplatte
134 Konterplatte
14 Verbindungsvorrichtung
2 Antriebswelle
8 Pfahl
81 Pfahlkern
82 Pfahlmantel
83 Metallarmierung
88 Betonhülse al horizontaler Neigungswinkel der Frontkante a2 vertikaler Neigungswinkel der Frontkante a3 Schau fei ab st and a4 Schaufelneigungswinkel b Räumungsbreite d Pf ahldurchmesser dll2 Aussendurchmesser Innenringplatte dl22i Innendurchmesser Aussenringplatte dl22o Aussendurchmesser Aussenringplatte dl Fräslinie entlang dem Pfahldurchmesser hl Pfahlhöhe h2 Pf ahl köpf höhe krl, zentrale Kreisringfläche kr2 mittlere Kreisringfläche kr3 äussere Kreisringfläche ma Meis sei ab st and ml Meissellinien, Arbeitskreise
Sl, S5 Stufen an der Innenringplatte 112 to Eindringtiefe des Zentralbohrers tl Eindringtiefe des Zentralmeissels 1118A t2 Eindringtiefe des Zentralmeissels 1115B t3 Eindringtiefe des Zentralmeissels 1112A tll81 Eindringtiefe Innenkante Radialschaufel tll82 Eindringtiefe Aussenkante Radialschaufel tll91 Eindringtiefe Innenkante Förderschaufel tll92 Eindringtiefe Aussenkante Förderschaufel

Claims

25
Patentansprüche
1. Fräskopf (1) mit einer Drehachse (x) zur Bearbeitung eines Pfahlkopfs (80) eines Pfahles (8) , der einen Pfahlkern (81) , einen Pfahlmantel (82) und eine dazwischen liegende Metallarmierung (83) umfasst, mit einer Kopplungsvorrichtung (13) , die mit einer Antriebswelle (2) einer Antriebsvorrichtung verbindbar ist, mit einer Zentralfräse
(11) , die mehrere an einer Unterseite einer Innenringplatte (112) montierte Zentralmeissel (111) aufweist, und mit einer Ringfräse
(12) , die mehrere an einer Unterseite einer Aussenringplatte (122) montierte Ringmeissel (121) aufweist, welche Zentralfräse (11) und Ringfräse (12) koaxial zur Drehachse (x) ausgerichtet miteinander verbunden sind, wobei die Aussenringplatte (122) , durch eine mittlere Kreisringfläche (kr2) davon getrennt, die Innenringplatte (112) umschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenringplatte (112) wenigstens eine von der Unterseite zur Oberseite der Innenringplatte (112) führende Transferöffnung (1120A, 1120B) aufweist, an die an der Unterseite eine zumindest teilweise in einen Arbeitsbereich der Zentralmeissel (111) hinein ragende Förderschaufel (119A, 119B) und an die an der Oberseite eine Förderspirale (113A, 113B) anschliesst.
2. Fräskopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenringplatte (112) zwei Transferöffnungen (1120A, 1120B) aufweist, an die an der Unterseite je eine zumindest teilweise in den Arbeitsbereich der Zentralmeissel (111) hinein ragende Förderschaufel (119A; 119B) und an die an der Oberseite je eine Förderspirale (113A; 113B) anschliesst.
3. Fräskopf (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transferöffnungen (1120A, 1120B) und die Förderschaufeln (119A, 119B) und die Zentralmeissel (111) einander in Bezug auf die Drehachse (x) paarweise diametral und in gleichen Abständen von der Drehachse (x) gegenüber liegen.
4. Fräskopf (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenringplatte (112) mit der Unterseite eines Schafts (115) verbunden ist und dass die Aussenringplatte (122) mit der Unterseite eines Montagezylinders (123) verbunden ist, und dass der Schaft (115) und der Montagezylinder (123) koaxial zur Drehachse (x) ausgerichtet und an deren Oberseite mit einer Kopplungsplatte (133) verbunden sind, an der die Kopplungsvorrichtung (13) angeordnet ist.
5. Fräskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Förderspirale (113A; 113B) oder zwei vorzugsweise um 180° gegeneinander gedrehte Förderspiralen (113A; 113B) in einem unteren Abschnitt, der vorzugsweise entsprechend der Höhe der zu bearbeitenden Pfahlköpfe (80) gewählt ist, mit einer Seitenwand (1130) versehen ist.
6. Fräskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der Innenringplatte (112) ein koaxial zur Drehachse (x) ausgerichteter Zentralbohrer (114) angeordnet ist, der die Zentralmeissel (111) und die Ringmeissel (121) in Fräsrichtung überragt, und dass an der Unterseite der Innenringplatte (112) wenigstens eine an den Zentralbohrer (114) anschliessende
Radialschaufel (118A, 118B) vorgesehen ist, die mit Bezug auf die
Drehachse (x) vorzugsweise radial ausgerichtet ist.
7. Fräskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralbohrer (114) in einem Montageteil oder Bohrfutter lösbar gehalten ist, welches in eine Aufnahmeöffnung (1129) an der Unterseite der Innenringplatte (112) eingesetzt ist.
8. Fräskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralmeissel (111) je in gleichen oder ungleichen Meisselabständen (ma) radial gegeneinander versetzt sind und bei der Drehung Arbeitskreise (ml) definieren, wobei der einheitliche Meisselabstand (ma) bzw. die unterschiedlichen Meisselabstände (ma) oder die radialen Abstände der Arbeitskreise (ml) der Zentralmeissel (111) bevorzugt in einem Bereich von 20 mm - 40 mm liegen.
9. Fräskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralmeissel (111) je in gleichen oder ungleichen Meisselabständen (ma) auf Arbeitskreisen (ml) radial voneinander beabstandet sind, wobei die Montagehöhe der Zentralmeissel (111) in Fräsrichtung von einem Arbeitskreis (ml) zum nächsten Arbeitskreis (ml) um eine Höhendifferenz ändert, die bevorzugt in einem Bereich von 5 mm - 25 mm liegt, und in Richtung zur Drehachse (x) ansteigt.
10. Fräskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringmeissel (121) je in gleichen oder ungleichen Meisselabständen radial gegeneinander versetzt sind und bei der Drehung Arbeitskreise (ml) definieren, wobei die Montagehöhe der Ringmeissel (121) von einem Arbeitskreis (ml) zum nächsten
Arbeitskreis (ml) in Fräsrichtung radial nach aussen um eine Höhendifferenz, die bevorzugt in einem Bereich von 5 mm - 25 mm liegt, ansteigt. Fräskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralbohrer (114) und die auf unterschiedlichen Montagehöhen liegenden Zentralmeissel (111) und Ringmeissel (121) in ihrem Eingriffsbereich oder mit ihren Arbeitskreisen (ml) eine konzentrisch zur Drehachse (x) verlaufende Wellenform bilden, die im Bereich der Drehachse (x) in Fräsrichtung ein Maximum aufweist, die im Bereich der mittleren Kreisringfläche (kr2) ein Minimum aufweist und die gegen den Aussenrand der Aussenringplatte (122) in Fräsrichtung wieder ansteigt.
Fräskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Förderschaufel (119A, 119B) eine Frontkante (1193) aufweist, die von einer der Drehachse (x) näher liegenden Innenkante (1191) bis zu einer der Drehachse (x) entfernter liegenden Aussenkante (1192) verläuft, welche Frontkante (1193) gegenüber dem Durchmesser (dll2) der Innenringplatte (112) horizontal um einen horizontalen Neigungswinkel (al) derart geneigt ist, dass bei der Rotation des Fräskopfs (1) in Arbeitsrichtung die Aussenkante (1192) vorläuft und die Innenkante (1191) nachläuft.
Fräskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Förderschaufel (119A, 119B) eine Frontkante (1193) aufweist, die von einer der Drehachse (x) näher liegenden Innenkante (1191) bis zu einer der Drehachse (x) entfernter liegenden Aussenkante (1192) verläuft, welche Frontkante (1193) gegenüber dem Durchmesser (dll2) der Innenringplatte (112) vertikal um einen vertikalen Neigungswinkel (a2) derart geneigt ist, dass die Innenkante (1191) vorzugsweise entsprechend dem Verlauf der Montagehöhe der Zentralmeissel (111) höher liegt als die Aussenkante (1192) .
Fräskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Förderschaufel (119A, 119B) eine Frontkante (1193) aufweist, die von einer der Drehachse (x) näher liegenden Innenkante (1191) bis zu einer der Drehachse (x) entfernter liegenden Aussenkante (1192) verläuft, welche Frontkante (1193) über die gesamte Länge durch einen Schaufelabstand (a3) im Bereich von vorzugsweise 5 mm - 40 mm in Fräsrichtung gegenüber den Arbeitskreisen (ml) der Zentralmeissel (111) zurückversetzt liegt. - 28 - Fräskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Förderschaufel (119A, 119B) um einen vertikalen Schaufelneigungswinkel (a4) relativ zur Drehachse (x) geneigt ist, wobei die Frontkante (1193) der Förderschaufel (119A, 119B) vorauseilt und der Schaufelneigungswinkel (a4) in einem Bereich von vorzugsweise 5° - 85° liegt.
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