Schlitzfräse

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Schlitzfräse der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

[0002] Im Spezialtiefbau - beispielsweise beim U-Bahn-, Tiefgaragen- oder Staudammbau oder zur umlaufenden Abdichtung von Sondermülldeponien - werden Schlitzwände entweder nur zur reinen Grubenumschließung niedergebracht und verbleiben nachher im Untergrund, oder sie gehen in die Gründung des Bauwerkes ein und stellen einen Teil der Grundmauern dar.

[0003] Die Herstellung der Schlitze für derartige Schlitzwände erfolgt üblicherweise mit Schlitzgreifern, Schlitzbohrern oder Schlitzfräsen.

[0004] Die gebräuchlichste Methode ist die Verwendung von Schlitzgreifern, welche entweder frei am Seil eines konventionellen Seilbaggers oder einer einfachen Zwei-Seil-Winde hängen oder an einem teleskopierbaren Stiel geführt werden und mit denen der Schlitz in konventioneller Weise nach und nach ausgehoben wird.

[0005] Da die Eindringkraft der Greiferzähne beim Graben auf der Schlitzsohle wesentlich von der Gewichtskraft des Schlitzgreifers, die gegebenenfalls durch den Auftrieb von in dem Schlitz vorhandener Stützflüssigkeit vermindert wird, abhängt, muß der Schlitzgreifer möglichst schwer sein, wodurch ein entsprechend aufwendiger Aufbau des den Schlitzgreifer tragenden Seilbaggers oder der Zwei-Seil-Winde erforderlich wird. Auch ist der Schlitzgreifer durch seine jedenfalls begrenzte "Beißkraft" zum Niederbringen von Schlitzen in härteren Untergründen nicht geeignet.

[0006] Aufgrund dieser Nachteile und da die Greiferbreite derjenigen des Schlitzes entsprechen muß, finden in jüngerer Zeit vermehrt kontinuierlich arbeitende Schlitzfräsen Verwendung, bei denen der Boden auf der Sohle des Schlitzes mit rotierenden Fräsrädern, Frässchnecken oder Schrämketten gelöst und das gelöste Material dann in bekannter Weise - beispielsweise durch das Lufthebeverfahren oder durch Absaugung von mit dem gelösten Bodenmaterial versetzter Stützflüssigkeit - aus dem Schlitz herausgebracht wird.

[0007] Bei einer ersten Ausführungsform einer zur Herstellung von Schlitzwänden bekannten Schlitzfräse, bei der ein mit einer umlaufenden Schrämkette versehene Fräseinheit an einem Führungspfahl mit Hilfe einer Winde eines Seilbaggers bis auf die Sohle des Schlitzes absenkbar ist, stellt jeder Absenkvorgang einen sogenannten "Schnitt" dar, bei dem das an der Stirnseite des Schlitzes anstehende Bodenmaterial mechanisch durch die mit maximal einer der Gewichtskraft der Fräseinheit entsprechenden Andruckkraft beaufschlagte Schrämkette gelöst und in Richtung des Führungspfahles in den Schlitz gefördert wird.

[0008] Das Ausbringen des gelösten Bodenmaterials aus dem Schlitz erfolgt bei dieser Schlitzfräse nach dem bekannten Lufthebeverfahren, bei dem unterhalb des Wasserspiegels in dem Schlitz Druckluft in den Führungspfahl eingeblasen wird. Die Luft steigt in dem Führungspfahl hoch und verringert somit stark die Dichte der im Führungspfahl befindlichen Flüssigkeit. Infolge der Druckdifferenz zwischen der Flüssigkeitssäule im Schlitz und im Führungspfahl entsteht in diesem eine aufwärts gerichtete Flüssigkeitsströmung, welche das gelöste Bodenmaterial durch eine am Führungspfahlfuß befindliche Materialansaugöffnung durch das Innere des Führungsrohres aus einer am obigen Ende des Führungspfahles vorgesehenen Austrittsöffnung herausfördert.Nachdem sich der Fräskopf bis zur Sohle des Schlitzes vorgearbeitet hat, wird dieser aus dem Schlitz herausgehoben und der Führungspfahl um eine Schnittbreite in Richtung des vorzutreibenden Schlitzes versetzt. Anschließend beginnt der Vorgang von vorn.

[0009] Zwar ist mit dieser Schlitzfräse ein großer Baufortschritt auch bei Mittelhartformationen und eine gute Zuverlässigkeit im Hinblick auf Vertikalität eines Schnittes erzielbar, jedoch ist auch diese Schlitzfräse zum wirtschaftlichen Durchteufen von Hartgesteinformationen wegen der begrenzten "Beißkraft" der Schrämkette weniger geeignet sowie Steinen und anderen harten Einschlüssen gegenüber relativ empfindlich.

[0010] Eine weitere Schlitzfräse ist von der Fa. Bauer Spezialtiefbau GmbH, Schrobenhausen, bekannt. Sie umfaßt einen frei an einem Windenseil hängenden Fräskopf, bei welchem der Boden auf der Sohle des Schlitzes mit in einem Führungsrahmen gegenläufig rotierenden Fräsrädern gelöst und das mit Stütz flüssigkeit vermischte Material abgesaugt wird.

[0011] Die Anwendung dieser Schlitzfräse erfordert zunächst einen Voraushub durch einen Tieflöffelbagger oder dergleichen. Anschließend werden zunächst im Abstand einer Gerätebreite Primärschlitze hergestellt und ausbetoniert. Dann werden die stehengebliebenen Zwischenräume (Segmente) als Sekundärschlitze ausgehoben und ebenfalls ausbetoniert, so daß eine durchgehende Schlitzwand entsteht.

[0012] Nachteilig ist bei dieser Schlitzfräse wiederum deren Empfindlichkeit gegen Hartgesteinseinlagerungen. Sie eignet sich daher lediglich für den Einsatz in feinkörnigen, gleichmäßig aufgebauten Böden.

[0013] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schlitzfräse zu schaffen, welche auch für den wirtschaftlichen Einsatz in Hartgesteinformationen geeignet ist und mit welcher auch Steine und andere harte Einschlüsse problemlos abgetragen werden können.

[0014] Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

[0015] Dadurch, daß die an dem Führungsrahmen der Fräseinheit vorgesehene Einrichtung zum Auflockern des an der vorzutreibenden Schlitzwandung bzw. an der Sohle des Schlitzes anstehenden Erdreichs ein nach dem Hinterschneidprinzip arbeitendes Werkzeug umfaßt, ist die "Beißkraft" der Fräseinheit gegenüber bekannten Schlitzfräsen erheblich erhöht, weil das Werkzeug durch seine schälende Arbeitsweise lediglich die Zugfestigkeit (Scherfestigkeit) des abzutragenden Materials überwinden muß. Da diese bekanntermaßen nur einen Bruchteil der Druckfestigkeit des Hartgesteins beträgt, benötigt man hierfür im Vergleich zu bisher bekannten Schlitzfräsen, bei denen der Abtrag durch Überwindung der Druckfestigkeit des Bodenmaterials durch die Fräswerkzeuge hervorgerufen wurde, zur Erzielung eines vergleichbaren Baufortschritts wesentlich geringere Antriebsleistungen, was mit einer erheblichen Verringerung des Werkzeugverschleißes einhergeht.

[0016] Durch den auf Anwendung des Hinterschneidprinzips beruhenden erhöhten Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Schlitzfräse lassen sich daher Schlitze auch in Hartgesteinformationen niederbringen. Die Gefahr der Beschädigung der Schlitzfräse bei Arbeiten in Locker- oder Mittelhartformationen durch große Steine und andere harte Einschlüsse ist ebenfalls erheblich reduziert.

[0017] Besonders leistungsstark und vielseitig einsetzbar ist die erfindungsgemäße Schlitzfräse dann, wenn gemäß Anspruch 2 das nach dem Hinterschneidprinzip arbeitende Werkzeug zum Auflockern des an der Schlitzwandung anstehenden Erdreichs einen Abtragsarm umfaßt, der mit einem etwa um die Längsmittelachse des Abtragsarmes rotationsangetriebenen Abtragskopf ausgestattet ist. Der Abtrag des Erdreichs erfolgt dann schichtweise durch kontinuierliches Absenken der Fräseinheit bis auf die Schlitzsohle. Nach dem Erreichen der Endtiefe, die üblicherweise bei maximal 100 m liegt, wird die Fräseinheit aus dem Schlitz herausgehoben und in Richtung der zu erstellenden Schlitzwand um eine Schlitzbreite versetzt.

[0018] Die erzielbare Abtragsleistung ist bei einer erfindungsgemäßen Schlitzfräse, die die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 aufweist, wesentlich erhöht. Bei einer derartigen Schlitzfräse ist der Abtragsarm mit Hilfe eines Krafterzeugers um eine etwa horizontale, quer zur Längserstreckung des Schlitzes verlaufende Schwenkachse zwischen einer etwa horizontalen und einer etwa vertikal nach unten gerichteten Stellung verschwenkbar gelagert. Zum Vortreiben eines Schnittes wird nach geeigneter Positionierung der Fräseinheit der Abtragsarm bei rotierendem Abtragskopf durch Betätigung des Krafterzeugers um seine Schwenkachse verschwenkt, so daß der Abtragskopf auf der überstrichenen, bogenförmigen Strecke eine Gesteinsschicht abträgt. Während dieses Abtragvorganges wird die Fräseinheit nicht nachgelassen. Erst nach Abschluß des Verschwenkvorganges wird der Abtragsarm zurückgeschwenkt und die Fräseinheit um eine der Dicke der bei dem folgenden Verschwenkvorgang abzutragenden Gesteinsschicht entsprechenden Strecke abgesenkt.

[0019] Zur Erzeugung der Verschwenkbewegung des Abtragsarmes findet vorteilhafter Weise eine Kolben/Zylindereinheit Verwendung, deren eines Ende zur Schwenkachse beabstandet gelenkig mit dem Abtragsarm verbunden ist, wogegen sich deren anderes Ende an dem Führungsrahmen abstützt (Anspruch 5).

[0020] Der mit der Schlitzfräse erreichbare Baufortschritt hängt unter anderem von der maximal mit dem Fräskopf erreichbaren Schnittbreite ab. Es ist daher von Vorteil, gemäß Anspruch 6 die Schwenkachse an dem dem Arbeitskopf gegenüberliegenden Ende des Abtragarmes vorzusehen, da hierdurch bei gegebener Länge des Abtragarmes ein maximaler Verschwenkbereich des Abtragskopfes und ein maximaler Materialabtrag pro Schnitt erreichbar ist.

[0021] Die erfindungsgemäße Schlitzfräse weist eine besonders hohe Schneidleistung auf und ist auch für Hartgesteinformationen besonders gut geeignet, wenn der Abtragskopf gemäß Anspruch 7 eine oder mehrere an seiner Stirnseite exzentrisch zur Längsmittelachse des Abtragarmes angebrachte Schneidrollen umfaßt.

[0022] Um auf den Abtragskopf wirkende Belastungsspitzen zu verringern, ist es von Vorteil, gemäß Anspruch 8 mindestens drei, vorzugsweise fünf Schneidrollen vorzusehen. Es sei jedoch an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die bevorzugte Anzahl von Schneidrollen von dem Durchmesser des Abtragskopfes abhängt und tendenziell mit zunehmender Anzahl von Schneidrollen die Bohrleistung erhöht und die auf den Abtragskopf wirkende Belastung vergleichmäßigt wird.

[0023] Hinsichtlich einer möglichst gleichmäßigen Belastung des Abtragsarms ist es vorteilhaft, gemäß Anspruch 9 die Schneidrollen derart anzuordnen, daß zwischen benachbarten Schneidrollen stets gleiche Winkelabstände bestehen.

[0024] Das Hinterschneidprinzip läßt sich besonders einfach verwirklichen, wenn gemäß Anspruch 1O die Schneidrollen derart angeordnet sind, daß deren Rollenachsen, von der Stirnseite des Arbeitskopfes fort gesehen, auf die Längsmittelachse des Abtragarmes in einem spitzen Winkel zulaufen. Dieser beträgt vorteilhafterweise etwa 10° (Anspruch 11)

[0025] Um zu vermeiden, daß der Abtragsarm durch eine kollabierende Schlitzwand und in seiner Verschwenkbewegung blockiert wird, umfaßt eine erfindungsgemäße Schlitzfräse gemäß Anspruch 12 zueinander parallele, voneinander beabstandete Seitenwandungen, die jeden Abtragsarm zumindest auf einem Teil seiner Länge seitlich überdecken.

[0026] Um zu vermeiden, daß das die Verbindung zwischen dem Abtragsarm und dem Führungsrahmen herstellende Gelenk durch von dem rotierenden Abtragskopf auf den Abtragsarm übertragene, quer zur Schwenkachse wirkende Momente übermäßig beansprucht wird, sind vorteilhafterweise auf den einander zugewandten Oberflächen der Seitenwandungen erhabene Führungsflächen vorgesehen, mit denen der Abtragsarm gleitend zusammenwirkt (Anspruch 13).

[0027] Eine erste, besonders bevorzugte Ausführungsform ist Gegenstand des Anspruchs 14. Da diese zwei Abtragsarme umfaßt, deren Schwenkachsen etwa einander gegenüberliegend beidseitig einer Symmetrieebene der Fräseinheit vorgesehen sind, können mit dieser Schlitzfräse größere Schnitlängen erzielt werden. Dabei werden die gemäß Anspruch 15 unabhängig voneinander betätigbaren Abtragsarme vorzugsweise gerade so gesteuert, daß diese eine gegenläufige Verschwenkbewegung ausüben. Durch die Gegenläufigkeit der Verschwenkbewegung heben sich auf den Führungsrahmen wirkende Reaktionskräft tendenziell auf.

[0028] Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 16 ist der Verschwenkbereich der Abtragsarme gerade so dimensioniert, daß diese über ihre vertikal nach unten gerichtete Stellung hinaus in den Verschwenkbereich des jeweils anderen Abtragsarms verschwenkbar sind. Durch diese Maßnahmewird wirksam vermieden, daß zwischen den beiden Abtragsarmen Bodenmaterial stehen bleibt, was ein weiteres Absenken der Fräseinheit nach ansonsten vollständig abgetragener Erdschicht unmöglich machen würde.

[0029] Als zu diesem Zweck besonders geeignet wird ein Überschnittwinkel von etwa 15° je Abtragsarm angesehen (Anspruch 17).

[0030] Eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlitzfräse ist Gegenstand des Anspruchs 18. Diese weist einen sich zumindest von der Sohle bis zum oberen Rand des Schlitzes erstreckenden Führungspfahl auf, an dem der Führungsrahmen mit Hilfe einer an diesem vorgesehenen Schlittenanordnung auf- und abbewegbar geführt ist. Durch diese Maßnahme ist eine präzise Führung der Fräseinheit auch bis in große Schlitztiefen gewährleistet, so daß ein "Herauswandern" der Fräseinheit aus der vorgesehenen Fräsrichtung zuverlässig verhindert wird. Desweiteren kann der Führungspfahl durch einen im Abtragsvorgang befindlichen Abtragsarm hervorgerufene Reaktionskräfte aufnehmen, so daß auch eine lediglich einen Abtragsarm aufweisende und somit kostengünstiger herzustellende Fräseinheit Anwendung finden kann. Der Schlitzvortrieb kann bei dieser Ausführungsform dann in an sich bekannter Weise durch Anbringen eines Schnittes und anschließendes Versetzen des Führungspfahls in Schlitzrichtung erfolgen.

[0031] Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Schlitzfräse ist Gegenstand des Anspruchs 19. Bei dieser Ausführungsform umfaßt der Führungsrahmen zusätzlich eine Positioniereinrichtung, die wahlweise innerhalb des Schlitzes in einer gewünschten Höhe festlegbar ist. Die Positioniereinheit und der Führungsrahmen sind mit Hilfe eines längenvariablen Krafterzeugers gegeneinander verlagerbar. Durch diese Ausgestaltung kann ein Vorschub des Abtragskopfes und der Schlittenanordnung in Richtung des Führungspfahles bei in einer bestimmten Höhe festgelegten Positioniereinrichtung erfolgen, wodurch die Vorschubgeschwindigkeit bzw. die Kraft, mit welcher der Abtragskopf gegen das an der abzutragenden Wandung anstehende Bodenmaterial gepreßt wird, individuell den jeweiligen durch das Gestein und durch den bzw. die Abtragsköpfe gestellten Anforderungen anpaßbar ist. Besonders von Vorteil ist hierbei, daß der maximal erreichbare Anpreßdruck und der damit maximal erzielbare Baufortschritt nicht durch das Eigengewicht der Fräseinheit begrenzt ist.

[0032] Eine vorteilhafte technische Umsetzung der Merkmale des Anspruchs 19 ist Gegenstand der Ansprüche 20 bis 22.

[0033] Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Schlitzfräse weist die Merkmale der Ansprüche 23 und 24 auf. Bei dieser umfaßt die Positioniereinrichtung individuell ausfahrbare Schilde, die an die vordere und/oder hintere Stirnwandung sowie an die Seitenwandungen des Schlitzes anpreßbar sind und somit zunächst der wahlweisen Festlegung der Positioniereinrichtung dienen. Desweiteren kann eine Richtungssteuerung der Fräseinheit um die Längsachse des Führungspfahles durch ein individuelles Aus- bzw. Einfahren der seitlichen Schilde erfolgen. Ein unkontrollierbares "Auswandern" der Fräseinheit aus der gewünschten Schlitzrichtung wird hierdurch zuverlässig vermieden.

[0034] Neben der Positionierbarkeit der Fräseinheit ist es bei dieser Ausgestaltung erheblich von Vorteil, daß die Schilde die Abtragreaktionskräfte in das Erdreich ableiten, so daß ggf. auch keine wesentlichen Kippmomente auf einen eventuell vorgesehenen Führungspfahl einwirken.

[0035] Das Ausbringen des die Schlitzfräse abgetragenen Materials aus dem Schlitz kann gemäß Anspruch 25 durch eine Saugpumpe erfolgen.

[0036] Es ist aber ebenfalls möglich, gemäß Anspruch 26 eine Anordnung zur Anwendung des Lufthebeverfahrens zum Ausbringen des abgetragenen Materials aus dem Schlitz vorzusehen.

[0037] Besonders gründlich und effektiv ist das gelöste Bodenmaterial von der Sohle des Schlitzes ausbringbar, wenn gemäß Anspruch 27 ein schwenkbares Mundstück für den Materialeintritt vorgesehen ist. Da die Abtragsköpfe der Abtragsarme während des Abtragsvorgangs nicht ortsfest sind, kann das Mundstück dann so dimensioniert sein, daß es in seiner Ruhestellung, d.h. wenn es nicht gerade einem Abtragsarm weichen muß, bis knapp oberhalb des an der Fräseinheit anstehenden Bodenmaterials reicht. Die Effizienz des Materialtransports wird hierdurch nochmals erhöht.

[0038] Ist bei einer erfindungsgemäßen Schlitzfräse ein Führungspfahl vorgesehen, so weist diese vorzugsweise die Merkmale des Anspruchs 28 auf.

[0039] In der Zeichnung sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schlitzfräse dargestellt.

[0040] Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Ansicht einer ersten Ausführungsform einer in Betrieb befindlichen Schlitzfräse, bei der die Fräseinheit an einem Führungspfahl geführt ist;

Fig. 2 die Fräseinheit derselben Ausführugsform in Einzeldarstellung in einer Fig. 1 entsprechenden Ansicht;

Fig. 3 eine Ansicht dieser Fräseinheit gemäß Ansicht III-III in Fig. 2;

Fig. 4 eine seitliche, teilweise geschnittene Ansicht eines Abtragkopfes;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlitzfräse in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung mit einer selbstführenden Fräseinheit mit zwei Abtragsarmen, sowie

Fig. 6 und 7 schematisch das Verschwenkprinzip zum Freischneiden der Sohle im Zentrum unterhalb der Fräseinheit.

[0041] Wenn im folgenden "oben" bzw. "unten" die Rede ist, so ist die in den Fig. 1, 2 und 5 dargestellte, aufrechte Betriebsstellung der Schlitzfräse gemeint.

[0042] Die in Fig. 1 in einer Übersicht dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlitzfräse umfaßt einen rohrförmigen Führungspfahl 1, der an seinem oberen Ende einen Rohrkrümmer 2 trägt. An dem Rohrkrümmer 2 ist in Verlängerung der Mittellängsachse L des Führungspfahls 1 eine Anhängevorrichtung 3 angeordnet, an der ein Ende eines über einen Ausleger 5 eines Seilbaggers 6 umgelenkten Hebeseils 4 befestigt ist. Der Umlenkung des Hebeseils 4 dienen zwei an dem Ausleger 5 angebrachte Umlenkrollen 7,8.

[0043] Das andere Ende des Hebeseils 4 ist an einer hinter dem Führerhaus 9 des Seilbaggers 6 vorgesehenen ersten Seilwinde 10 verankert, die dem Absenken bzw. Herausziehen des Führungspfahles 1 dient.

[0044] Am Unterwagen 11 des Seilbaggers 6 ist ein mit einer hydraulisch parallel zur Erdoberfläche verlagerbaren Führung 13 ausgerüsteter Schlittengrundrahmen 12 angebolzt, durch die der Führungspfahl 1 exakt in seiner Arbeitsposition ausrichtbar ist. Die Führung 13 kann kann zunächst mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Abfangvorrichtung zur Arretierung des Führungspfahles 1, der üblicherweise aus mehreren, miteinander verschraubten Segmenten besteht, ausgestattet sein.

[0045] Der Führungspfahl 1 besteht aus einem Außenrohr und einem zu diesem einen Ringspalt 16 aufweisenden Innenrohr 15. In dem Ringraum 16 sind in der Zeichnung nicht erkennbare Rohre angeordnet, welche am oberhalb des Pfahlfußes 17 endenden Außenrohr 14 in eine Luftblaseinblasdüse 18 münden, über welche durch eine an dem Rohrkrümmer 2 in eine Lufteintrittsröhre 19 eingeblasene Druckluft in das Innere des Innenrohres 15 einströmt. Das sich bis zum Pfahlfuß 17 erstreckende Innenrohr 15 des Führungspfahles 1 weist oberhalb des Pfahlfußes 17 eine in seine Mantelfläche eingearbeitete Materialansaugöffnung 20 auf. Durch die in das Innenvolumen des Innenrohres 15 eingeblasene Luft, deren Strom in Fig. 1 durch die mit Q gekennzeichneten Pfeile symbolisiert ist, wird die Dichte der in dem Innenvolumen des Innenrohres anstehenden Spülflüssigkeit reduziert, wodurch eine Druckdifferenz zwischen der Flüssigkeitssäule in dem Schlitz und in dem Innenrohr 15 entsteht. Infolge der höheren Dichte der Flüssigkeitssäule in dem Schlitz strömt die Spülflüssigkeit durch die Materialansaugöffnung 20 - symbolisiert durch die Pfeile P - durch das Innenrohr 15 nach oben und reißt dabei abgetragenes, in dem Schlitz befindliches Material mit. Ein am offenen Ende des Rohrkrümmers 2 angebrachter Spülschlauch 21 dient der Zuführung der mit dem abgetragenen Material angereicherten Spülflüssigkeit zu einer in der Zeichnung nicht dargestellten Spülungsaufbereitungsanlage.

[0046] Dem Abtrag des an der Stirnwandung 22 des Schlitzes 23 anstehenden Bodenmaterials dient eine in der Zeichnung als Ganzes mit 80 bezeichnete Fräseinheit, die in Fig. 2 im einzelnen dargestellt ist.

[0047] Die Fräseinheit 80 umfaßt eine rohrförmige, das Außenrohr des Führungspfahles 1 umgreifende Schlittenanordnung 24, mittels derer die Abtragseinheit 80 an dem Führungspfahl 1 in dessen Längsrichtung verschiebbar geführt wird. Die Schlittenanordnung 24 ist an ihren beiden Enden jeweils mit vier über ihren Umfang verteilten Rollen 25 ausgestattet, über welche sie sich an dem Außenrohr 14 des Führungspfahles 1 abstützt.

[0048] Auf der im Betrieb der Schlitzfräse 100 der Stirnseite 22 des Schlitzes 23 zugewandten Seite der Schlittenanordnung 24 ist eine Positioniereinrichtung 27 angeordnet, die sich über parallel zur Mittellängsachse L des Führungspfahles 1 verlaufende Führungsschienen 28 an der Schlittenanordnung abstützt. Der Verlagerung der Positioniereinrichtung 27 und der Schlittenanordnung 24 gegeneinander in Richtung der Längsmittelachse L des Führungspfahles 1 dient eine als hydraulische Kolben/Zylindereinheit ausgestalteter längenvariabler Krafterzeuger 29, dessen eines Ende über eine im oberen Bereich der Positioniereinrichtung 27 vorgesehene gelenkige Verbindung 30 an dieser, dessen anderes Ende an einem am oberen Ende der Schlittenanordnung 24 angebrachten, vorkragenden Ausleger 31 angelenkt ist.

[0049] Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, umfaßt die Positioniereinrichtung 27 einen Rahmen 60 mit zwei zueinander parallelen, voneinander beabstandeten Seitenwandungen 32,33, die in dem im Betrieb der Stirnseite 22 des Schlitzes 23 zugewandten Bereich der Positioniereinrichtung 27 über einen Steg 34 miteinander verbunden sind. Der Abstand zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Seitenwandungen 32,33 ist so gewählt, daß ein weiter unten noch zu beschreibender Abtragsarm 35 in dem Zwischenraum Platz findet.

[0050] Im oberen Bereich der Positioniereinrichtung 27 sind an beiden Seitenwandungen 32,33 ausfahrbare Schilde 36 vorgesehen, die gegen beide Seitenwandungen des Schlitzes 23 preßbar sind. Um eine seitliche Richtungskorrektur der Positioniereinrichtung 27 mit Hilfe der Schilde 36 bewirken zu können und um zu gewährleisten, daß ein fester Sitz der Positioniereinrichtung 27 auch im Falle von Ausbrüchen aus den Schlitzwandungen erzielbar ist, sind die Schilde 36 derart konzipiert, daß - bezogen auf deren gegen die Seitenwandungen des Schlitzes gepreßte Positon - ein Resthub zur Verfügung steht, um welchen die Schilde 36 zusätzlich ausfahrbar sind.

[0051] Ein weiterer, ausfahrbarer Schild 37, der gegen die Stirnseite 22 des Schlitzes 23 preßbar ist, ist an der der Stirnseite 22 zugewandten Seite des Steges 34 angeordnet.

[0052] Mit Hilfe der Schilde 36,37 ist demnach die Positioniereinrichtung 27 in dem Schlitz 23 verklemmbar, so daß Abtragsreaktionskräfte direkt in den Erdboden abgeleitet werden. Des weiteren ist durch eine separate Steuerbarkeit der ausfahrbaren Schilde 36,37 und deren Resthub eine Richtungssteuerung der Führungseinheit möglich.

[0053] An der Oberseite der Positioniereinrichtung 27 ist etwa im Schwerpunkt der Fräseinheit 80 an beiden Seitenwandungen 32,33 jeweils eine Anhängevorrichtung 38,39 angebracht. An den Anhängevorrichtungen 38,39 ist über eine Schnellbefestigungsvorrichtung 40 ein zweites Hebeseil 41 befestigt, welches über eine weitere, am Ausleger 5 des Seilbaggers 6 angeordnete Umlenkrolle 42 einer Seilwinde 10' zugeführt ist. Mit Hilfe dieses Hebeseils 41 können die Positioniereinrichtungen 27 und die Schlittenanordnung 24 von dem Führungspfahl 1 geführt bis zum Abtragsort abgesenkt und erforderlichenfalls wieder hochgezogen werden, sofern die Schilde 36,37 sich in ihrer eingezogenen Position befinden.

[0054] Etwa auf halber Länge der Schlittenanordnung 24 ist auf ihrer der Stirnseite 22 des Schlitzes 23 zugewandten Seite symmetrisch zur Mittelebene E ein Scharniergelenk 43 angeordnet, an welchem der um die senkrecht zur Mittellängsachse L des Führungspfahles 1 verlaufende Scharnierachse S zwischen einer etwa horizontalen bis in eine etwa vertikal nach unten gerichtete Stellung verschwenkbarer Abtragsarm angelenkt ist.

[0055] Der Abtragsarm 35 erstreckt sich unterhalb der Schilde 36,37 zwischen den Seitenwandungen 32,33 der Positioniereinrichtung 27 hindurch, deren offene Unterseite etwa in der Form eines Kreisbogens, dessen Radius etwa dem vertikalen Abstand zwischen dem unteren Ende der Schlittenanordnung 24 und der Scharnierachse S entspricht und welcher etwa bis zu dem die Stirnseite 26 der Positioniereinrichtung 27 bildenden Steg verläuft, ausgebildet ist.

[0056] Auf den einander zugewandten Oberflächen der Seitenwandungen 32,33 sind entlang des unteren, etwa kreisbogenförmigen Randes verlaufende, erhabene Führungsflächen 44,45 vorgesehen, mit denen der Abtragsarm 35 gleitend zusammenwirkt.

[0057] Durch diese Ausgestaltung wirken die den Abtragsarm 35 seitlich überdeckenden Seitenwandungen 32,33 nicht nur als Schutz vor Beschädigungen bei einem Kollaps des Schlitzes 23, sondern dienen auch der Aufnahme seitlicher Abtragsreaktionskräfte, die somit nicht das Scharniergelenk 43 und die Schlittenanordnung 24 belasten, sondern direkt über die Schilde 36,37 in den Erdboden eingeleitet werden.

[0058] Dem Verschwenken des Abtragsarmes 35 zwischen einer etwa horizontalen und einer etwa vertikal nach unten weisenden Ausrichtung dient ein ebenfalls als hydraulisch betätigbare Kolben/Zylindereinheit ausgebildeter, längenvariabler Krafterzeuger 46, der einerseits im Abstand von etwa einem Drittel der Abtragsarmlänge von dem Scharniergelenk 43 beabstandet an der Oberseite des Abtragsarmes angelenkt ist, sich andererseits an dem Ausleger 31 der Schlittenanordnung 24 abstützt.

[0059] Der Abtragsarm trägt an seinem vorderen, aus der Positioniereinrichtung 27 herausragenden Ende einen mittels eines in der Zeichnung nicht erkennbaren hydraulisch betriebenen Rotationsmotors angetriebenen Abtragskopf 47, der während des Betriebs der Schlitzfräse 100 um die Längsmittelachse M des Abtragsarmes rotiert wird.

[0060] Der im einzelnen in Fig. 4 dargestellte Abtragkopf 47 umfaßt eine von dem Rotationsmotor angetriebene Welle 48, die am vorderen Ende des Abtragsarmes 35 durch ein Doppelrollenlager 49 gelagert ist.

[0061] Auf einem am Wellenende vorgesehenen Kegelsitz 50 ist drehfest ein Trägerkranz 51 angebracht, der im Betrieb der Schlitzfräse rotiert wird. Der Trägerkranz 51 weist drei zur Längsmittelachse M beabstandete, einen Winkel von jeweils 120° zueinander bildende Bohrungen 52 auf, deren Achsen N vom Abtragkopf 47 fort gesehen auf die Längsmittelachse M des Abtragsarmes 35 in einem spitzen Winkel von etwa 10° zulaufen.

[0062] Die Bohrungen 52 dienen der Lagerung dreier jeweils identischer, um die Achse N drehbarer Schneidrollen 53. Die Schneidrollen 53 bestehen aus einem zur Achse N rotationssymmetrischen Schneidrollenkörper 54, der sich zur ebenen Stirnfläche 55 hin leicht konisch erweitert. An den Schneidrollenkörper schließt sich ein bis zur Stirnfläche 55 stark konisch erweiternder Bereich 56 an, dessen äußerer Rand mit dem äußeren Rand der zur Achse N senkrechten Stirnfläche 55 die scharfwinklige Schneide einer Schneidrolle 53 bildet.

[0063] Im folgenden soll die Funktionsweise dieser Schlitzfräse kurz erläutert werden.

[0064] In einen vorgefertigten Startschlitz wird zunächst der Führungspfahl 1 mit Hilfe des von der Seilwinde 10 nachgelassenen Hebeseils 4 so weit abgesenkt, daß der Pfahlfuß 17 auf der Sohle des Schlitzes zum Aufliegen kommt. Erforderlichenfalls können an dem Pfahlfuß 17 eine in der Zeichnung nicht dargestellte Verspanneinheit zum Abstützen des Pfahlfußes an den Seitenwandungen des Schlitzes und/oder eine Rammspitze zum Einrammen des Pfahlfußes 17 in die Sohle des Schlitzes vorgesehen sein, wodurch ein seitliches Verrutschen des Pfahlfußes 17 und damit ein Herauslaufen des Fräsvorganges aus der gewünschten Richtung zuverlässig verhindert werdrn kann. Der weiterhin an dem Hebeseil 4 hängende Führungspfahl wird anschließend durch die in dem Schlittengrundrahmen 12 vorgesehene hydraulische betätigbare Führung feinausgerichtet, bis er gestreckt vertikal in dem Schlitz hängt. Anschließend wird die Abtragseinheit 80 mittels des von der zweiten hydraulischen Winde 10' nachgelassenen Hebeseils 41 in den vorgefertigten Startschlitz abgesenkt und durch Ausfahren der Schilde 36,37 in diesem verspannt. In dieser Ausgangsstellung ist der längenvariable Krafterzeuger 29, mit dessen Hilfe die Positioniereinrichtung 27 und die Schlittenanordnung 24 gegeneinander in Richtung des Führungspfahles 1 verschiebbar sind, vollständig ausgefahren, der Abtragsarm 35 befindet sich in einer etwa vertikal nach unten gerichteten Position.

[0065] Nachdem der Abtragkopf 47 in Rotation gebracht worden ist, wird der Abtragsarm durch Einfahren des als hydraulischen Kolben/Zylindereinheit ausgebildeten Krafterzeugers 46 um die Scharnierachse S mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit bis in eine etwa horizontale Position verschwenkt. Bei dieser Verschwenkbewegung trägt der rotierende Abtragkopf 47 eine Schicht des an der Stirnwandung 22 des Schlitzes 23 anstehenden Bodenmaterials ab. Nach Erreichen der etwa horizontalen Position des Abtragsarmes 35 erfolgt ein Vorschub in Richtung des Führungspfahles durch Einfahren des längenvariablen Krafterzeugers 29, wodurch der Abtragsarm 35 zusammen mit der Schlittenanordnung 24 um einen vorbestimmbaren Betrag nach unten verlagert wird. Eine weitere Gesteinsschicht wird nun durch Schwenken des Abtragsarmes mit Hilfe des Krafterzeugers 46 in umgekehrter Richtung abgetragen. Anschließend wird die Schnittstärke für den nächsten Schnitt über den längenvariablen Krafterzeuger 29 erneut nachgestellt, und der Schneidvorgang beginnt von vorn.

[0066] Wenn der Hub des längenvariablen Krafterzeugers 29 vollständig eingefahren ist, wird der Abtragsarm 35 so gestellt, daß der Abtragskopf 47 auf dem Schlitzgrund aufliegt. Danach wird durch Einfahren der Schilde 36,37 die Verspannung der Positioniereinrichtung 27 gelöst und der längenvariable Krafterzeuger 29 vollständig ausgefahren, wodurch sich die Positioniereinrichtung 27 absenkt. Danach wird diese wiederum durch Ausfahren der Schilde 36,37 verspannt, und der oben beschriebene Schneidvorgang wird erneut durchgeführt.

[0067] Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlitzfräse ist in Fig. 5 dargestellt. Um Wiederholungen zu vermeiden, sind funktionsgleiche Baugruppen mit denselben, jedoch gestrichenen Bezugszeichen wie bei der bereits erläuterten Schlitzfräse bezeichnet. Die Funktionsweise nicht erneut erwähnter Baugruppen ist mit den entsprechenden, bereits beschriebenen identisch.

[0068] Diese ebenfalls nach dem Hinterschneidprinzip arbeitende Schlitzfräse umfaßt eine Fräseinheit 80', die im Vergleich zur oben beschriebenen Fräseinheit 80 um eine zu einer - bezogen auf ihre Betriebsstellung - vertikalen, senkrecht zur Mittelebene E (Fig. 3) verlaufende Symmetriequerebene K spiegelsymmetrisch angeordnete Funktionseinheit erweitert ist.

[0069] Bei der Fräseinheit 80' sind demnach zwei mit entsprechenden Abtragsköpfen 47' ausgestattete Abtragsarme 35' vorhanden. Diese sind beidseitig der Symmetrieebene um zueinander parallele Scharnierachsen S' schwenkbar über Scharniergelenke 43' mit dem Rahmen 60' verbunden und stützen sich jeweils über einen als Kolben/Zylindereinheit ausgebildeten variablen Krafterzeuger 46' an dem Rahmen 60' ab. Die beiden Kolben/Zylindereinheiten sind über in der Zeichnung nicht erkennbare hydraulische Steuermittel separat betätigbar.

[0070] Der Rahmen 60' wird wiederum mittels Führungsschienen 28' in einer den Rahmen außen umgebenden Positioniereinrichtung 27' vertikal zu dieser verlagerbar aufgenommen. Der Verlagerung dienen zwei beidseitig der Symmetriequerebene K angeordnete zueinander parallele längenvariable Krafterzeuger 29', die wiederum als hydraulisch betätigbare Kolben/Zylindereinheiten ausgebildet sind.

[0071] Die im Vergleich zu derjenigen des obigen Ausführungsbeispiels in vertikaler Richtung weiter ausgedehnte Positioniereinrichtung 27' umfaßt auf ihren Seitenwandungen 32',33' jeweils zwei Paar ausfahrbarer Schilde 36', die vertikal beabstandet voneinander angeordnet sind.

[0072] Zusätzliche, ebenfalls vertikal voneinander beabstandete Schilde 37' sind an einander gegenüberliegenden vertikalen Stirnseiten der Fräseinheit 80' vorgesehen. Die Schilde 36',37' dienen dem Verklemmen und Ausrichten der Fräseinheit 80' im Schlitz.

[0073] Das Ausbringen des an der Sohle des Schlitzes gelösten Materials erfolgt mit Hilfe des bekannten Saugverfahrens. Dazu wird ein zentral in der Fräseinheit angeordnetes Saugrohr 62, welches nach oben über einen flexiblen Schlauch 63 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten, übertägigen Saugvorrichtung verbunden ist, mit einem Unterdruck beaufschlagt. Das untere Ende des Saugrohres 62 mündet in ein schwenkbares Mundstück 64, welches im Betrieb der Schlitzfräse bis kurz über die abzutragende Schlitzsohle reicht und so ein besonders effektives Absaugen des gelösten Bodenmaterials ermöglicht.

[0074] Der wesentliche Unterschied dieser ebenfalls an einem Hebeseil 41' hängenden Fräseinheit 80' zur eingangs erläuterten Fräseinheit 80 besteht darin, daß bei dieser kein Führungspfahl vorgesehen ist, sondern sowohl die Positionierung als auch die Ausrichtung mittels der individuell ausfahrbaren Schilde 36',37' erfolgt.

[0075] Im folgenden soll kurz auf die Unterschiede der Funktionsweise der Fräseinheit 80' im Vergleich zur Fräseinheit 80 eingegangen werden wird.

[0076] Da bei der Fräseinheit 80' ein Führungspfahl nicht zum Einsatz kommt, ist der separate Aushub eines Startschlitzes nicht erforderlich. Das Niederbringen der Fräseinheit 80' erfolgt mit Hilfe einer auf den Boden aufgesetzten, an sich bekannten Startschablone, welche eine vertikale Öffnung umfaßt, in die die Fräseinheit absenkbar ist und welche ein Festklemmen und Ausrichten derselben erlaubt.

[0077] Durch Aktivierung der Abtragsarme 35', der Abtragsköpfe 47' und der den Vorschub hervorrufenden längenvariablen Krafterzeuger 29' wird sodann der Startschlitz mit der Fräseinheit 80' bis zur gewünschten Tiefe in den Boden getrieben. Die Abtragsarme 35' werden dabei vorzugsweise gegensinnig verschwenkt, wobei ein stufenweiser Vorschub immer dann erfolgt, wenn sich die Abtragsarme 35' in ihrer oberen, annähernd horizontalen Stellung befinden. Auftretende Abtragsreaktionskräfte heben sich durch diese Art der Steuerung zumindest teilweise gegenseitig auf.

[0078] Um zu vermeiden, daß unter der Fräseinheit 80' im Bereich zwischen den beiden Abtragsarmen 35' Bodenbereiche stehenbleiben, die ein weiteres Eindringen der Fräseinheit vereiteln und das Mundstück 64 blockieren könnten, ist ein zyklisches Überschneiden des zentralen Bereichs unter der Fräseinheit 80' vorgesehen. Dazu werden die beiden Abtragsarme 35' in der aus Fig. 6 und 7 ersichtlichen Weise abwechselnd bis über ihre vertikal nach unten gerichtete Position um etwa 15° hinaus verlagert, wobei der jeweils andere Abtragsarm 35' seine vertikale Position nicht erreicht. Das schwenkbare Mundstück 64 weicht dieser Überschnittbewegung der Abtragsarme 35' aus.

[0079] Anschließend werden die Abtragsarme 35' in ihre obere, etwa horizontale Position zurückverlagert und es erfolgt ein erneuter Vorschub, in dem der Rahmen 60' gegenüber der Positioniereinrichtung 27' um den gewünschten Betrag weiter abgesenkt wird.

[0080] Ist der Verlagerungsbereich des Rahmens 60' gegenüber der Positioniereinrichtung 27' ausgeschöpft, so werden die Schilde 36',37' gelöst, der Rahmen 60' in der Positioniereinheit 27# zurückverlagert und die Fräseinheit 80' weiter in den Schlitz abgesenkt. Anschließend beginnt der Vorgang von vorn.

[0081] Der Vortrieb des Schlitzes kann auf zweierlei Weisen erfolgen:

[0082] Entweder es werden zunächst sogenannte Primärschlitze im Abstand einer Schnittbreite der Fräseinheit 80' in den Boden vorgetrieben, ausbetoniert und anschließend die dazwischen stehenden Erdsegmente in der beschriebenen Weise ausgebracht, oder es werden - wie auch bei der Schlitzfräse 100 mit Führungspfahl - die einzelnen Schnitte direkt nebeneinander gesetzt, so daß der Schlitz kontinuierlich vorgetrieben wird.

Ansprüche

1. Schlitzfräse (100) zum Vortreiben eines durchlaufenden Schlitzes (23) im Erdinneren, insbesondere auch für den Einsatz in Hartgesteinformationen,
   mit einer in den Schlitz (23) absenkbaren Fräseinheit (80,80'), die eine an einem Rahmen (60,60') angeordnete Einrichtung zum Auflockern des an der vorzutreibenden Schlitzwandung bzw. an der Sohle des Schlitzes anstehenden Erdreichs umfaßt,
      dadurch gekennzeichnet,
   daß die Einrichtung zum Auflockern des Erdreiches mindestens ein nach dem Hinterschneidprinzip arbeitendes Werkzeug umfaßt.

2. Schlitzfräse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug einen Abtragsarm (35,35') umfaßt, der mit einem etwa um die Längsmittelachse (M) des Abtragsarmes (35,35') rotationsangetriebenen Abtragskopf (47,47') ausgestattet ist.

3. Schlitzfräse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtragsarm (35,35') mit Hilfe eines Krafterzeugers (46,46') um eine etwa horizontale, quer zur Längserstreckung des Schlitzes (23) verlaufende Schwenkachse (S,S') verschwenkbar ist.

4. Schlitzfräse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß der Abtragsarm (35,35') zwischen einer etwa horizontalen und einer etwa vertikal nach unten gerichteten Stellung verschwenkbar ist.

5. Schlitzfräse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Krafterzeuger (46,46') eine Kolben/Zylindereinheit ist, deren eines Ende zur Schwenkachse (S,S') beabstandet gelenkig mit dem Abtragsarm (35,35') verbunden ist und deren anderes Ende sich an dem Rahmen (60,60') abstützt.

6. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (S,S') an dem dem Abtragskopf (47,47') gegenüberliegenden Ende des Abtragsarmes (35,35') vorgesehen ist.

7. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtragskopf (47,47') eine oder mehrere an seiner Stirnseite (55) exzentrisch zur Längsmittelachse (M) angebrachte Schneidrollen (53) umfaßt.

8. Schlitzfräse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei, vorzugsweise fünf Schneidrollen (53) an der Stirnseite (55) des Abtragskopfes (47,47') vorgesehen sind.

9. Schlitzfräse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelabstände einander benachbarter Schneidrollen (53) konstant sind.

10. Schlitzfräse nach einem der Ansprüch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (N) der Schneidrollen (53) von der Stirnseite (55) des Abtragskopfes (47,47') fort gesehen auf die Längsmittelachse (M) des Abtragsarmes (35) in einem spitzen Winkel zulaufen.

11. Schlitzfräse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel etwa 10° beträgt.

12. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (60,60') zueinander parallele, voneinander beabstandete Seitenwandungen (32,33;32',33') umfaßt, die den Abtragsarm (35,35') zumindest auf einem Teil seiner Länge seitlich überdecken.

13. Schlitzfräse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf den einander zugewandten Oberflächen der Seitenwandungen (32,33;32',33') erhabene Führungsflächen (44, 45) vorgesehen sind, mit denen der Abtragsarm (35,35') gleitend zusammenwirkt.

14. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräseinheit (80') zwei Abtragsarme (35') umfaßt, deren Schwenkachsen (S') etwa einander gegenüberliegend beidseitig einer Symmetriequerebene (K) der Fräseinheit (80') vorgesehen sind.

15. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abtragsarme (35') unabhängig voneinander verschwenkbar sind.

16. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtragsarme (35') über ihre vertikal nach unten gerichtete Stellung hinaus in den Verschwenkbereich des jeweils anderen Abtragsarmes verschwenkbar sind, so daß die Schlitzsohle beidseitig der Symmetriequerebene (K) um einen Winkel (W) überschnitten wird.

17. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (W) etwa 15° beträgt.

18. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (60) eine an einem sich von der Sohle zumindest bis zum oberen Rand des Schlitzes (23) erstreckenden Führungspfahl (1) geführten und entlang diesem auf- und abbewegbare Schlittenanordnung (24) umfaßt.

19. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (60,60') eine Positioniereinrichtung (27,27') umfaßt, die wahlweise im Inneren des Schlitzes (23) festlegbar ist,
   und daß die Positioniereinrichtung (27,27') und der Führungsrahmen (60,60') während des Betriebes der Schlitzfräse zumindest in einer vertikalen Vorschubrichtung gegeneinander verlagerbar sind.

20. Schlitzfräse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (27,27') über eine in Vorschubrichtung ausgerichtete Gleitführung (28,28') mit dem Rahmen (60,60') zusammenwirkt.

21. Schlitzfräse nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlagerung des Rahmens (60,60') gegenüber der Positioniereinrichtung (27,27') mindestens ein sich zwischen diesen abstützender, in Vorschubrichtung wirkender, längenvariabler Krafterzeuger (29,29') dient.

22. Schlitzfräse nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der längenvariable Krafterzeuger (29,29') eine hydraulisch betriebene Kolben/Zylindereinheit ist.

23. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (27,27') individuell ausfahrbare, sich an den Seitenwandungen des Schlitzes (23) abstützende Schilde (36,36') umfaßt, mit denen die Positioniereinrichtung (27,27') in dem Schlitz (23) verklemm- und positionierbar ist.

24. Schlitzfräse nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche, zumindest gegen die vordere und/oder hintere Stirnwandung (22) des Schlitzes (23) wirkende, ausfahrbare Schilde (37,37') vorgesehen sind.

25. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Saugpumpe zum Ausbringen des abgetragenen Materials aus dem Schlitz (23) vorgesehen ist.

26. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zu Anwendung des Lufthebeverfahrens zum Ausbringen des abgetragenen Materials aus dem Schlitz vorgesehen ist.

27. Schlitzfräse nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein schwenkbares Mundstück (61) für den Eintritt des abgetragenen Materials vorgesehen ist.

28. Schlitzfräse nach Anspruch 26, bei der die Fräseinheit (80) eine an einem sich von der Sohle zumindest bis zum oberen Rand des Schlitzes (23) erstreckenden Führungspfahl (1) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Anwendung des Lufthebeverfahrens

a) einen in dem Führungspfahl (1) vorgesehenen, mit Druckluft beaufschlagten Lufteinblaskanal, der in eine kurz oberhalb des Führungspfahlfußes (17) vorgesehene Lufteinblasdüse (18), durch welche der Luftstrom in das Innere des Führungspfahles (1) eingeblasen wird, mündet,

b) eine am Führungspfahlfuß (17) eingearbeitete Materialansaugöffnung und

c) eine am oberen Führungspfahlende angeordnete Materialaustrittsöffnung umfaßt.

Claims

1. Trench digger (100) for forming a continuous trench (23) in the ground, in particular for use also in hard rock formations,
   with a cutting unit (80, 80') for lowering into the trench (23) and having a device mounted on a frame (60, 60') for loosening the ground region present at the face of the trench which is to be cut or at the bottom of the trench,
   characterised in that,
   the device for loosening the ground region includes at least one tool operating on the undercutting principle.

2. Trench digger according to claim 1, characterised in that the tool includes an excavating arm (35, 35') which is equipped with an excavating head (47, 47') driven in rotation approximately about the longitudinal central axis (M) of the excavating arm (35, 35')

3. Trench digger according to claim 2, characterised in that, the excavating arm (35, 35') is capable of being pivoted with the aid of a force producer (46, 46') about a substantially horizontal pivotal axis (S, S') extending transverse to the direction of the length of the trench (23).

4. Trench digger according to claim 3, characterised in that, the excavating arm (35, 35') is capable of pivoting between a substantially horizontal position and a substantially vertically downwardly pointing position.

5. Trench digger according to claim 3 or 4, characterised in that, the force producer (46, 46') is a piston/cylinder unit of which one end is pivotally connected to the excavating arm (35, 35') spaced away from the pivotal axis (S, S') and the other end abuts against the frame (60, 60').

6. Trench digger according to one of claims 3 to 5, characterised in that, the pivotal axis (S, S') is provided on that end of the excavating arm (35, 35') which is opposite the excavating head (47, 47').

7. Trench digger according to one of claims 2 to 6, characterised in that, the excavating head (47, 47') includes one or more cutting rollers (53) mounted on its face (55) eccentrically with respect to the longitudinal central axis (M).

8. Trench digger according to claim 7, characterised in that, at least three, and preferably five, cutting rollers (53) are provided on the face (55) of the excavating head (47, 47').

9. Trench digger according to claim 8, characterised in that, the angular spacings between adjacent cutting rollers (53) are constant.

10. Trench digger according to one of claims 7 to 9, characterised in that, the axes (N) of the cutting rollers (53), looked at from the face (55) of the excavating head (47, 47'), extend at an acute angle to the longitudinal central axis (M) of the excavating arm (35).

11. Trench digger according to claim 10, characterised in that, the angle amounts to substantially 10°.

12. Trench digger according to one of claims 2 to 11, characterised in that the frame (60 60') includes mutually parallel spaced-apart side walls (32, 33; 32', 33'), which overlap the excavating arm (35, 35') laterally, at least over a part of its length.

13. Trench digger according to claim 12, characterised in that raised guide faces (44, 45) are provided on the mutually facing surfaces of the side walls (32, 33; 32', 33') and they co-operate in a sliding manner with the excavating arm (35, 35').

14. Trench digger according to one of claims 3 to 13, characterised in that, the cutting unit (80') includes two excavating arms (35'), of which the pivotal axes (S') are provided substantially mutually opposite one another on the two sides of a transverse plane of symmetry (K) of the cutting unit (80').

15. Trench digger according to one of claims 3 to 14, characterised in that, the two excavating arms (35') are capable of pivoting independently of one another.

16. Trench digger according to one of claims 3 to 15, characterised in that, the excavating arms (35') are capable of pivoting beyond their vertical downwardly directed position into the range of pivotal movement of the respective other excavating arm, so that the bottom of the trench can be cut over an angle (W) on both sides of the transverse plane of symmetry (K).

17. Trench digger according to one of claims 3 to 16, characterised in that, the angle (W) amounts to 15°.

18. Trench digger according to one of claims 1 to 15, characterised in that, the frame (60) includes a slide assembly (24) which is guided on a guide column (1) extending from the bottom of the trench at least up to the upper edge of the trench (23), and capable of movement up and down the column.

19. Trench digger according to one of claims 1 to 18, characterised in that, the frame (60, 60') includes a positioning device (27, 27') which can be secured at will in the inside of the trench (23),
   and that the positioning device (27, 27') and the guide frame (60, 60') are displaceable at least in a vertical direction of advance relative to one another during operating of the trench digger.

20. Trench digger according to claim 19, characterised in that, the positioning device (27, 27') co-operates with the frame (60, 60') through a sliding guide (28, 28') directed in the direction of advance.

21. Trench digger according to claim 19 or 20, characterised in that, the displacement of the frame (60, 60') relative to the positioning device (27, 27') is achieved by at least one force producer (29, 29') of variable length engaging between them and acting in the direction of advance.

22. Trench digger according to claim 21, characterised in that, the force producer (29, 29') of variable length is a hydraulically operated piston/cylinder unit.

23. Trench digger according to one of claims 9 to 23, characterised in that, the positioning device (27, 27') includes individually extendible shields (36, 36') abutting against the side walls of the trench (23) and by which the positioning device (27, 27') can be jammed and positioned in the trench (23).

24. Trench digger according to claim 23, characterised in that, additional extendible shields (37, 37') are provided, acting at least against the front and/or back face (22) of the trench (23).

25. Trench digger according to one of claims 1 to 24, characterised in that, a suction pump is provided for extracting the excavated material from the trench (23).

26. Trench digger according to one of claims 1 to 24, characterised in that, an arrangement is provided for using pneumatic lifting process for removing the excavated material from the trench.

27. Trench digger according to claims of claims 25 or 26, characterised in that, a pivoting mouth piece (61) is provided for receiving the excavated material.

28. Trench digger according to claim 26, in which the digging unit (80) is guided on a guide column (1) extending from the bottom of the trench (23) at least up to its upper edge, characterised in that, the arrangement for the use of the pneumatic lifting process comprises

a) a blowing air channel provided in the guide column (1) and fed with compressed air, opening into an air blowing nozzle (18) provided slightly above the foot (17) of the column, through which the stream of air is blown into the interior of the guide column (1),

b) a material suction opening formed at the foot (17) of the guide column and,

c) a material outlet opening arranged at the upper end of the guide column.

Revendications

1. Fraise de taille (100) pour creuser une tranchée continue (23) dans le sol, utilisable en particulier dans des formations de pierres dures, comportant une unité de fraisage (80, 80') qui peut être descendue dans la tranchée et qui comprend, monté sur un cadre (60, 60') un dispositif pour désagréger la terre qui constitue la paroi et le fond à tailler de la tranchée,
caractérisée en ce que
le dispositif pour désagréger la terre comprend un outil fonctionnant selon le principe de la contredépouille.

2. Fraise de taille selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
l'outil comprend un bras d'excavation (35, 35') équipé d'une tête excavatrice (47, 47') tournant sensiblement autour de l'axe longitudinal médian (M) du bras (35, 35').

3. Fraise de taille selon la revendication 2,
caractérisée en ce que
le bras d'excavation (35, 35') peut, avec l'aide d'un générateur de force (46, 46') basculer autour d'un axe (S, S') sensiblement horizontal et perpendiculaire à la direction longitudinale de la tranchée (23).

4. Fraise de taille selon la revendication 3,
caractérisée en ce que
le bras d'excavation (35, 35') peut basculer entre une position sensiblement horizontale et une position sensiblement verticale.

5. Fraise de taille selon la revendication 3 ou 4,
caractérisée en ce que
le générateur de force (46, 46') est une unité à piston et cylindre dont une extrémité est articulée au bras d'excavation (35, 35') à une certaine distance de l'axe de basculement (S, S') tandis que l'autre extrémité est en appui sur le cadre (60, 60').

6. Fraise de taille selon une des revendications 3 à 5,
caractérisée en ce que
l'axe de basculement (S, S') se trouve à l'extrémité du bras (35, 35') opposée à la tête excavatrice (47, 47').

7. Fraise de taille selon une des revendications 2 à 6,
caractérisée en ce que
la tête excavatrice (47, 47') comprend sur sa face frontale (55) un ou plusieurs disques de taille (53) excentrés par rapport à l'axe longitudinal (M) du bras.

8. Fraise de taille selon la revendication 7,
caractérisée en ce qu'
elle comporte au moins trois et de préférence cinq disques de taille (53) sur la face frontale (55) de la tête excavatrice (47, 47').

9. Fraise de taille selon la revendication 8,
caractérisée en ce que
les distances angulaires (53) des disques de taille (53) voisins sont également espacés.

10. Fraise de taille selon une des revendications 7 à 9,
caractérisée en ce que
les axes (N) des disques de taille (53), observés depuis la face frontale (55) de la tête excavatrice (47, 47') font un angle aigu avec l'axe longitudinal (M) du bras d'excavation (35).

11. Fraise de taille selon la revendication 10,
caractérisée en ce que
l'angle est d'environ 10°.

12. Fraise de taille selon une des revendications 2 à 11,
caractérisée en ce que
le cadre (60, 60') comporte des parois latérales (32, 33 ; 32', 33') parallèles et espacées qui recouvrent le bras d'excavation (35, 35') sur au moins une partie de sa longueur.

13. Fraise de taille selon la revendication 12,
caractérisée en ce que
sur les faces en regard des parois latérales (32, 33 ; 32', 33') font saillie des portées de guidage (44, 45) sur lesquelles peut glisser le bras d'excavation (35, 35').

14. Fraise de taille selon une des revendications 3 à 13,
caractérisée en ce que
l'unité de fraisage (80') comprend deux bras d'excavation (35') dont les axes de basculement (S') se font à peu près face de part et d'autre d'un plan transversal de symétrie (K) de l'unité de fraisage.

15. Fraise de taille selon une des revendications 3 à 14,
caractérisée en ce que
les deux bras d'excavation (35') peuvent basculer indépendamment l'un de l'autre.

16. Fraise de taille selon une des revendications 3 à 15,
caractérisée en ce que
chaque bras d'excavation (35'), en partant de sa position verticale dirigée vers le bas, peut pénétrer par basculement dans la zone de basculement de l'autre bras, de sorte que sur le fond de la tranchée, il y a chevauchement, de part et d'autre du plan de symétrie (K), selon un angle (W).

17. Fraise de taille selon une des revendications 3 à 16,
caractérisée en ce que
l'angle (W) est d'environ 15°.

18. Fraise de taille selon une des revendications 1 à 15,
caractérisée en ce que
le cadre (60) comprend un poteau de guidage qui va du fond de la tranchée (23) jusqu'à au moins le bord supérieur de celle-ci et le long duquel peut monter ou descendre un dispositif coulissant (24).

19. Fraise de taille selon une des revendications 1 à 18,
caractérisée en ce que
le cadre (60, 60') comprend un dispositif de positionnement (27, 27') qui peut être fixé à volonté à l'intérieur de la tranchée (23), ce dispositif et le cadre de guidage (60, 60') pouvant se déplacer l'un par rapport à l'autre, au moins selon une avance verticale, pendant le fonctionnement de la fraise.

20. Fraise de taille selon la revendication 19,
caractérisée en ce que
le dispositif de positionnement (27, 27') coopère avec le cadre (60, 60') par l'intermédiaire d'un guidage glissant (28, 28') dirigé verticalement.

21. Fraise de taille selon la revendication 19 ou 20,
caractérisée en ce que
le déplacement du cadre (60, 60') par rapport au dispositif de positionnement (27, 27') est assuré par au moins un générateur de force (29, 29') à longueur variable, situé entre ceux-ci et agissant dans la direction d'avance verticale.

22. Fraise de taille selon la revendication 21,
caractérisée en ce que
le générateur de force (29, 29') à longueur variable est un vérin hydraulique à piston et cylindre.

23. Fraise de taille selon une des revendications 9 à 23,
caractérisée en ce que
le dispositif de positionnement (27, 27') comprend des boucliers (36, 36') individuellement mobiles, qui s'appuient sur les parois latérales de la tranchée (23) et qui permettent de positionner et de bloquer le dispositif de positionnement (27, 27') dans la tranchée (23).

24. Fraise de taille selon la revendication 23,
caractérisée en ce qu'
il est prévu des boucliers mobiles supplémentaires (37, 37') agissant sur la paroi frontale avant et/ou arrière (22) de la tranchée (23).

25. Fraise de taille selon une des revendications 1 à 24,
caractérisée en ce qu'
il est prévu une pompe aspirante pour évacuer le matériau excavé de la tranchée (23).

26. Fraise de taille selon une des revendications 1 à 24,
caractérisée en ce qu'
il est prévu un système de mise en oeuvre du procédé d'élévation par air pour évacuer le matériau excavé de la tranchée.

27. Fraise de taille selon une des revendications 25 à 26,
caractérisée en ce qu'
il est prévu une embouchure basculante (61) pour servir d'entrée au matériau excavé à évacuer.

28. Fraise de taille selon la revendication 26, dans laquelle l'unité de fraisage (80) se déplace le long d'un poteau de guidage (1) allant du fond de la tranchée jusqu'à au moins le bord supérieur de celle-ci,
caractérisée en ce que
le système de mise en oeuvre du procédé d'élévation par air comprend :

a) dans le poteau de guidage (1), un canal de soufflage alimenté en air comprimé et qui débouche, un peu au-dessus du pied (17) du poteau (1), dans une tuyère (18), d'injection d'air par laquelle le courant d'air est introduit à l'intérieur du poteau de guidage (1),

b) dans le pied du poteau de guidage (1), une ouverture d'aspiration du matériau,

c) à l'extrémité supérieure du poteau de guidage, une ouverture de sortie du matériau.

Zeichnung