[0001] Die Erfindung betrifft eine Fräsvorrichtung zum Abteufen eines Fräslochs in den Erdboden
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren
zum Erstellen eines Fräslochs im Erdboden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
[0002] Eine vorbekannte Fräsvorrichtung weist unter anderem einen Träger auf, an dem mindestens
zwei Fräsräder um jeweils eine Fräsraddrehachse drehbar gelagert sind, und mindestens
eine Fräsradantriebseinrichtung zum drehenden Antreiben der Fräsräder am Träger. Bei
einem gattungsgemäßen Verfahren ist unter anderem vorgesehen, dass mindestens zwei
an einem Träger drehbar gelagerte Fräsräder mittels einer Fräsradantriebseinrichtung
um jeweils eine Fräsraddrehachse in Drehung versetzt werden, und der Träger mit den
Fräsrädern in einer Abteufrichtung im Boden vorangetrieben wird.
[0003] Zum Erstellen von Fräslöchern mit rechteckigem Fräslochquerschnitt sind beispielsweise
aus der
EP 0 735 199 B1 Schlitzwandfräsen bekannt. Derartige Schlitzwandfräsen weisen zwei versetzte Fräsräderpaare
auf, die auf parallelen, horizontalen Achsen gegensinnig rotieren. Dabei wird Erdreich
an den Fräsrädern abgelöst und in einen Zwischenraum zwischen den beiden Fräsrädern
gefördert, von wo es mittels einer Absaugeinrichtung nach oben transportiert wird.
[0004] Ein Fräskopf und ein Verfahren zum Herstellen von Fräslöchern mit rundem Fräslochquerschnitt
im Erdboden sind aus der
EP 0 819 819 B1 bekannt. Der aus der
EP 0 819 819 B1 bekannte Fräskopf weist vier Fräsräder auf, die um eine gemeinsame Fräsradachse drehbar
angeordnet sind, welche radial zur Abteufrichtung des Fräskopfes gerichtet ist. Zur
Bildung eines runden Fräskopfquerschnittes verjüngen sich die Durchmesser der Fräsräder
ausgehend vom Zentrum des Fräskopfes in axialer Richtung der gemeinsamen Fräsradachse.
[0005] Aus der
US-A 4,629,010 ist eine Vorrichtung zum Erstellen vertikaler Schächte bekannt. Die Vorrichtung weist
mindestens zwei trommelartige Abtragungsköpfe auf, deren Trommeldrehachsen im Wesentlichen
horizontal und parallel angeordnet sind. Die Abtragungsköpfe können dabei um eine
vertikale Achse drehbar gelagert sein. Hiermit kann die Radialposition der Fräsköpfe
vor dem Niederbringen geändert werden.
[0006] Die
US-A 4,904,119 offenbart eine Fräsvorrichtung mit vier Frästrommeln, die zusammen einen etwa kreisförmigen
Fräsquerschnitt bilden.
[0007] Die
US 3,391,751 beschreibt eine Bohrvorrichtung mit einer angetriebenen Welle und einem röhrenartigen
Gehäuse, das für eine gegenläufige Rotation bezüglich der Welle angeordnet ist. An
dem Gehäuse ist eine Vielzahl von Schneidewerkzeugen drehbar montiert.
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fräsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Erstellen eines
Fräslochs im Erdboden anzugeben, mit denen Fräslöcher in verschiedensten Bodengeologien
in besonders schneller, sicherer und wirtschaftlicher Weise hergestellt werden können.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fräsvorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Erstellen eines Fräslochs im Erdboden mit
den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den
jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0010] Bei einer erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung ist eine Antriebseinrichtung zum drehenden
Antreiben des Trägers zusammen mit den Fräsrädern um eine Trägerdrehachse, welche
etwa parallel zur Abteufrichtung gerichtet ist, vorgesehen.
[0011] Ein erster Grundgedanke der Erfindung kann in einer Antriebseinrichtung gesehen werden,
mit welcher der Träger mitsamt den mindestens zwei Fräsrädern in eine Drehbewegung
versetzbar ist. Mittels der Antriebseinrichtung kann die Relativposition der Fräsräder
bezüglich dem Erdboden variiert werden. Insbesondere kann durch Drehen des Trägers
zusammen mit den Fräsrädern um die Trägerdrehachse ein Fräsloch mit rundem Fräslochquerschnitt
erstellt werden, ohne dass die Fräsräder selbst einen runden Querschnitt, d.h. einen
sich verjüngenden Durchmesser, aufweisen müssen. Somit können zum Erzielen eines guten
Fräsfortschritts besonders geeignete Fräsradformen gewählt werden, wobei beispielsweise
auch ein etwa rechteckiger Fräsradquerschnitt vorgesehen sein kann.
[0012] Die Fräsvorrichtung kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass bei Drehung des
Trägers mittels der Antriebseinrichtung jeweils nur etwa ein Viertel des Gesamtumfanges
der Fräsräder mit dem anstehenden Bodenmaterial in Eingriff steht. Die erfindungsgemäße
Fräsvorrichtung kann somit als Teilschnitt-Fräsvorrichtung bezeichnet werden, bei
der die Maximalabmessungen der Fräsräder kleiner als der Querschnitt des Fräslochs
sind. Im Gegensatz zu Vollschnitt-Fräsvorrichtungen, bei denen etwa die Hälfte oder
mehr des Fräsradumfanges am anstehenden Boden angreift, ist bei einer erfindungsgemäßen
Fräsvorrichtung eine kleinere Kontaktfläche mit dem anstehenden Boden gegeben und
daher zum Erzielen desselben Anpressdruckes der Fräsräder am Fräslochgrund eine entsprechend
geringere Anpresskraft in Abteufrichtung erforderlich. Dies ermöglicht es, Fräslöcher
mit vergleichsweise geringer Auflast herzustellen, weshalb die erfindungsgemäße Fräsvorrichtung
besonders einfach und wirtschaftlich betrieben werden kann. Bei einer erfindungsgemäßen
Fräsvorrichtung kann der Anpressdruck insbesondere auch bei einer Änderung des Fräslochdurchmessers
und/oder des Fräsraddurchmessers im Wesentlichen gleich bleiben.
[0013] Die erfindungsgemäße Fräsvorrichtung ist besonders geeignet zur Herstellung von Gründungselementen,
insbesondere von Pfählen, im Boden und kann somit auch als Pfahlfräse bezeichnet werden.
Bevorzugterweise können mittels der erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung die Gründungselemente
auch in felsige Böden eingebunden werden.
[0014] Unter der Abteufrichtung im Sinne der Erfindung kann insbesondere die Richtung verstanden
werden, in welcher der Träger mit den Fräsrädern beim Abteufen des Fräsloches vorangetrieben
wird, d.h. die Längsrichtung des zu erstellenden Fräsloches. Erfindungsgemäß verläuft
die Trägerdrehachse dabei in dieser Abteufrichtung und bildet die Längsachse des Fräsloches.
Eine zur Aufnahme der beim Fräsbetrieb auftretenden Kräfte besonders geeignete Fräsvorrichtung
kann dadurch erhalten werden, dass die Fräsräder und/oder ihre Fräsraddrehachsen symmetrisch
zur Trägerdrehachse angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Winkel
zwischen den Fräsraddrehachsen und der Trägerdrehachse etwa 90° betragen. Nach der
Erfindung sind die Fräsraddrehachsen aber mit einem Versatz zur Trägerdrehachse angeordnet,
wodurch sich besonders große Fräslochdurchmesser erzielen lassen.
[0015] Eine bevorzugte Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung besteht darin,
dass eine Schwenkeinrichtung vorgesehen ist, mit der zumindest eines der Fräsräder
am Träger verschwenkbar, insbesondere hochschwenkbar ist. Unter Verschwenken kann
dabei insbesondere eine Änderung des Winkels zwischen der Fräsraddrehachse des zumindest
einen Fräsrades und der Trägerdrehachse verstanden werden. Durch das Verschwenken
des zumindest einen Fräsrades kann ein äußerer Angriffspunkt dieses Fräsrades am anstehenden
Boden bezüglich dem Träger und/oder der Trägerdrehachse geändert werden und somit
der momentane Fräsradius variiert werden. Insbesondere kann das zumindest eine Fräsrad
tiefenabhängig verschwenkt werden und somit ein Fräsloch erhalten werden, dessen Durchmesser
über die Tiefe variiert. Hierdurch können beispielsweise Fräslöcher hergestellt werden,
die am Fräslochgrund zur Bildung eines Pfahlfußes verbreitert sind. Gegebenenfalls
können durch gezieltes fräslochgrundseitiges Erweitern des Fräsloches Dichtelemente,
insbesondere Solenelemente, hergestellt werden. Durch die schwenkbare Anordnung zumindest
eines der Fräsräder kann bei besonders kompakter Ausführung der Fräsvorrichtung ein
besonders großer Abbaubereich überstrichen werden. Die Schwenkeinrichtung weist vorteilhafterweise
eine Lagereinrichtung auf, mittels der das zumindest eine Fräsrad um eine horizontale
Achse schwenkbar gelagert ist. Daneben weist die Schwenkeinrichtung geeigneterweise
einen Schwenkantrieb, insbesondere mit zumindest einem hydraulischen Schwenkzylinder,
zum angetriebenen Verschwenken des zumindest einen Fräsrades auf. Um eine symmetrische
Kräfteverteilung am Träger und somit eine besonders robuste Fräsvorrichtung zu erhalten,
ist es vorteilhaft, dass beide Fräsräder am Träger verschwenkbar sind, wobei das Verschwenken
geeigneterweise gleichzeitig und bevorzugt um eine gemeinsame horizontale Schwenkachse
erfolgt. Unter Hochschwenken kann insbesondere verstanden werden, dass das zumindest
eine Fräsrad beim Verschwenken bezüglich dem Fräslochgrund angehoben wird.
[0016] Eine besonders brauchbare Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung ist
ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Träger endseitig an einem Rohrgestänge angeordnet
ist. Dieses Rohrgestänge, das insbesondere zu einem außerhalb des Fräslochs angeordneten
Baugerät führen kann, kann zur Übertragung von Auflastkräften, d.h. von Anpresskräften,
an den Träger mit den Fräsrädern dienen. Die Fräsvorrichtung kann aber beispielsweise
auch an einem Trageseil aufgehängt sein. Eine besonders vielseitig einsetzbare Fräsvorrichtung
ist dadurch gegeben, dass der Träger gegenüber dem Rohrgestänge mittels eines Schwenkantriebes
verschwenkbar ist.
[0017] Ein Verlaufen der Fräsvorrichtung bei deren Betrieb kann erfindungsgemäß besonders
wirksam dadurch reduziert werden, dass am Träger und/oder am Rohrgestänge eine Führungseinrichtung,
insbesondere ein Führungsring, zum Abstützen des Trägers bzw. des Rohrgestänges an
einer Lochwand vorgesehen ist. Gegebenenfalls können auch mehrere Führungseinrichtungen
am Träger und/oder am Rohrgestänge übereinander vorgesehen sein, wodurch eine Führung
in mehreren Ebenen gegeben ist. Die Führungseinrichtung weist geeigneterweise Führungsschuhe
auf, die für einen Kontakt mit der Lochwand des Fräslochs vorgesehen sind, und die
über radial zur Trägerdrehachse verlaufende Streben mit dem Träger und/oder dem Rohrgestänge
verbunden sind. Vorteilhafterweise sind die Führungsschuhe in Form eines Führungsringes
ausgebildet, der auch unterbrochen ausgeführt sein kann. Sofern das Fräsloch unter
Einbringung eines Stützrohres hergestellt wird, kann die Führungseinrichtung auch
zum Abstützen an diesem Stützrohr vorgesehen sein.
[0018] Insbesondere dann, wenn die Fräsvorrichtung zum Herstellen von Fräslöchern mit variablem
Fräslochdurchmesser ausgebildet ist, kann es vorteilhaft sein, dass die Führungseinrichtung
durchmesserverstellbar ausgebildet ist. Hierzu kann beispielsweise eine Verstelleinrichtung
vorgesehen sein, mit welcher die Länge der Streben, an denen die Führungsschuhe angeordnet
sind, veränderbar ist. Sofern ein Führungsring vorgesehen ist, kann dieser zur Durchmesserverstellung
segmentartig ausgebildet sein.
[0019] Eine besonders präzise Führung der erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung beim Abteufen
des Fräslochs kann dadurch gegeben sein, dass eine Spannvorrichtung zum Festlegen
des Rohrgestänges in einem Stützrohr vorgesehen ist, und dass das Rohrgestänge zum
Vortreiben des Trägers axial verlängerbar ist. Hierdurch kann das Rohrgestänge besonders
kurz gehalten werden und somit ein Verlaufen der Fräsvorrichtung wirksam reduziert
werden. Zum axialen Verlängern des Rohrgestänges sind geeigneterweise hydraulische
Anpresszylinder vorgesehen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Anpresskraft
zumindest teilweise durch die Anpresszylinder aufgebracht. Grundsätzlich kann aber
bereits das Eigengewicht der Fräsvorrichtung für einen ausreichenden Anpressdruck
ausreichend sein.
[0020] Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass die Antriebseinrichtung zwischen
dem Rohrgestänge und dem Träger und/oder in einem oberen Bereich des Rohrgestänges
angeordnet ist. Sofern die Antriebseinrichtung im oberen Bereich angeordnet ist, kann
diese vorteilhafterweise auch außerhalb des Fräsloches, insbesondere an einem Baugerät,
vorgesehen sein. Die Antriebseinrichtung und/oder die Fräsradantriebseinrichtung weisen
geeigneterweise Hydraulikmotoren auf. Dabei können die Antriebseinrichtung und die
Fräsradeinrichtung auch mit einem gemeinsamen Motor ausgebildet sein. Die Fräsradantriebseinrichtung
kann beispielsweise am Träger, aber auch am oberen Bereich des Rohrgestänges vorgesehen
sein.
[0021] Die erfindungsgemäße Fräsvorrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die
Fräsraddrehachse mindestens eines Fräsrades gegenüber der Trägerdrehachse mit einem
Versatz angeordnet ist, und dass insbesondere ein Fräsradversatzantrieb zum Ändern
des Versatzes vorgesehen ist. Durch den Versatz des mindestens einen Fräsrades wird
dessen Angriffspunkt am anstehenden Bodenmaterial bezüglich der Trägerdrehachse radial
nach außen verlagert, mit der Folge, dass der Fräsquerschnitt bei gleichem Fräsraddurchmesser
vergrößert ist. Kräftesymmetrisch besonders vorteilhaft ist es dabei, dass beide Fräsräder
mit gleichem Versatz gegenüber der Trägerdrehachse angeordnet sind. Vorteilhafterweise
sind die Fräsraddrehachsen dabei gegenüber der Trägerdrehachse in Drehrichtung des
Trägers vorversetzt. Der Fräsradversatzantrieb erlaubt es, den Versatz insbesondere
während des Abteufens der Fräseinrichtung zu verändern und somit ein Fräsloch mit
veränderlichem Lochdurchmesser herzustellen. Geeigneterweise ist der Fräsradversatzantrieb
zum simultanen und gleichartigen Ändern des Versatzes aller Fräsraddrehachsen ausgebildet.
[0022] Eine Fräsvorrichtung mit besonders gutem Fräsfortschritt kann erfindungsgemäß dadurch
erhalten werden, dass die Fräsräder als Fräsradpaare mit jeweils zwei Einzelfräsrädern
ausgebildet sind, und dass die Einzelfräsräder der Fräsradpaare jeweils an einem Lagerschild
gelagert sind, welcher am Träger schwenkbar gelagert ist. Eine konstruktiv besonders
einfache Fräsvorrichtung kann dabei dadurch erhalten werden, dass die beiden Einzelfräsräder
jedes Fräsradpaares jeweils eine identische Drehachse aufweisen. Vorteilhafterweise
weist jedes Fräsradpaar einen eigenen Fräsradantriebsmotor auf, der insbesondere am
gemeinsamen Lagerschild vorgesehen sein kann. Besonders bevorzugt ist es, dass alle
Lagerschilde um eine gemeinsame horizontale Schwenkachse verschwenkbar gelagert sind.
[0023] Ein besonders guter Fräsfortschritt kann erfindungsgemäß ferner dadurch gegeben sein,
dass die Fräsräder umfangseitig und/oder stirnseitig Fräswerkzeuge aufweisen. Die
Fräswerkzeuge können dabei beispielsweise als Fräszähne oder Fräsrollen ausgebildet
sein. Eine stirnseitige Anordnung der Fräswerkzeuge ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn die Fräsräder verschwenkbar am Träger angeordnet sind, da die Fräsräder beim
Verschwenken während des Abteufens der Fräsvorrichtung auch stirnseitig mit dem anstehenden
Bodenmaterial in Eingriff gelangen können. Die Fräsräder selbst sind geeigneterweise
zumindest annähernd zylindrisch ausgebildet, wobei zwischen der Umfangsfläche, die
auch als Zylindermantel bezeichnet werden kann, und der Stirnfläche vorteilhafterweise
ein abgeschrägter Zwischenbereich vorgesehen ist. Die Fräsräder werden geeigneterweise
derart gleichsinnig oder gegensinnig gedreht, dass das abgebaute Bodenmaterial einer
am Träger angeordneten Ansaugöffnung einer Pumpe zugeführt wird. Die Fräsräder, insbesondere
die Einzelfräsräder, können vorteilhafterweise auswechselbar am Träger vorgesehen
sein. Hierdurch können die Fräsräder besonders einfach, beispielsweise durch Fräsräder
mit unterschiedlichem Fräsraddurchmesser, ersetzt werden und somit der Fräslochdurchmesser
geändert werden. Auch können die Fräsräder durch Räder mit unterschiedlichen Fräswerkzeugen
ersetzt werden, wenn im Verlauf des Fräsvorganges auf eine geänderte Bodengeologie
gestoßen wird. Durch Auswechseln der Fräsräder können somit Fräslöcher mit besonders
großem Durchmesser erstellt und in Fels eingebunden werden.
[0024] Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass der Träger zusammen mit den
Fräsrädern gleichzeitig mittels einer Antriebseinrichtung um eine Trägerdrehachse
gedreht wird, welche etwa parallel zur Abteufrichtung gerichtet ist. Bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere die erfindungsgemäße Fräsvorrichtung
zum Einsatz kommen, wodurch die im Zusammenhang mit der Fräsvorrichtung erläuterten
Vorteile erzielt werden können.
[0025] Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß möglich, den Träger unter ständiger Beibehaltung
der Drehrichtung um die Trägerdrehachse zu drehen. Besonders bevorzugt ist es jedoch,
dass die Drehrichtung des Trägers um die Trägerdrehachse alternierend gewechselt wird.
Für eine besonders schnelle Fräslochherstellung ist es dabei vorteilhaft, dass die
Drehrichtung jeweils nach Überstreichen eines Drehwinkels von etwa 180° gewechselt
wird.
[0026] Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens eines der Fräsräder, insbesondere in Abhängigkeit
von dem Drehwinkel des Trägers um die Trägerdrehachse, am Träger verschwenkt, insbesondere
hochgeschwenkt wird. Durch das Verschwenken des mindestens einen Fräsrades ist es
möglich, den Abtragungsradius des Fräsrades momentan zu verändern und somit den Fräslochdurchmesser
fräslochtiefenabhängig zu variieren. Dies ermöglicht es beispielsweise, unterschnittene
Pfahlbohrungen herzustellen, die insbesondere im Fußbereich erweitert sind. Die drehwinkelabhängige
Verschwenkung des Fräsrades erlaubt es ferner, Fräslöcher mit runden Fräslochquerschnitten
herzustellen, die von einer Kreisform abweichen. Insbesondere können Fräslöcher und
Gründungspfähle mit elliptischem Querschnitt hergestellt werden, was bei großen Pfahldurchmessern
und entsprechenden Grundrissformen zu einer Materialeinsparung führen kann. Besonders
vorteilhaft ist es, dass beide Fräsräder simultan und in symmetrischer Weise verschwenkt
werden. Die gleichzeitige Schwenkbewegung beider Fräsräder kann dabei auch als Spreizen
bezeichnet werden. Während durch die Antriebseinrichtung eine Verstellbarkeit der
Fräsräder um eine vertikale Achse gegeben sein kann, kann durch die Schwenkeinrichtung
eine Verstellmöglichkeit um eine horizontale Achse gegeben sein. Durch eine Überlagerung
der beiden Verstellmöglichkeiten kann der Fräslochquerschnitt in besonders vielfältiger
Weise variiert werden.
[0027] Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert,
die schematisch in den Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen:
- Fig. 1
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung;
- Fig. 2
- eine Frontansicht der Fräsvorrichtung aus Fig. 1, bei der die Fräsräder im unverschwenkten
Zustand mit durchgezogener Linie und im hochgeschwenkten Zustand mit gestrichelter
Linie dargestellt sind;
- Fig. 3
- eine perspektivische Ansicht der Fräsvorrichtung aus Fig. 1 mit unverschwenkten Fräsrädern;
- Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht der Fräsvorrichtung aus Fig. 1 mit hochgeschwenkten Fräsrädern;
- Fig. 5
- eine Draufsicht auf die Fräsvorrichtung aus Fig. 1, bei der die Fräsräder im unverschwenkten
Zustand mit durchgezogener Linie und im hochgeschwenkten Zustand mit gestrichelter
Linie dargestellt sind;
- Fig. 6
- eine Draufsicht auf die horizontal verschwenkten Fräsräder einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung;
- Fig. 7
- eine Schnittansicht A-A der Fräsräder aus Fig. 6; und
- Fig. 8
- eine perspektivische Ansicht der Fräsräder aus Fig. 6.
[0028] Eine erfindungsgemäße Fräsvorrichtung ist in den Fig. 1 bis 5 dargestellt. Die Fräsvorrichtung
weist einen als Rahmen ausgebildeten Träger 20 auf, an dem bodenseitig zwei Fräsräder
1, 2 um Fräsraddrehachsen 51, 52 drehbar gelagert sind. Die Fräsräder 1, 2 sind als
Fräsradpaare ausgebildet, wobei das Fräsrad 1 zwei Einzelfräsräder 11, 11' und das
Fräsrad 2 zwei Einzelfräsräder 12, 12' aufweist. Die Einzelfräsräder 11, 11' sind
beiderseits eines Lagerschildes 21 und die Einzelfräsräder 12, 12' beiderseits eines
weiteren Lagerschildes 22 gelagert. Zum drehbaren Antreiben der Fräsräder 1, 2 ist
eine Fräsradantriebseinrichtung mit zwei Hydraulikdrehmotoren 71, 72 vorgesehen, die
oberseitig an den Lagerschilden 21 bzw. 22 angeordnet sind. Ferner ist am Träger 20
ein als Pumpeinrichtung 75 ausgebildetes Antriebsaggregat vorgesehen.
[0029] Der Träger 20 ist am unteren Ende eines Rohrgestänges 8 drehfest befestigt. Mittels
einer in den Fig. nicht dargestellten Antriebseinrichtung können das Rohrgestänge
8 und damit der Träger 20 um eine Trägerdrehachse 56 in Rotation in Drehrichtung D
versetzt werden. Die Fräsräder 1, 2, die um die Fräsradachsen 51, 52 angetrieben rotieren,
beschreiben dabei eine Kreisbahn, auf der sie Bodenmaterial abtragen. Gleichzeitig
mit der Drehbewegung um die Trägerdrehachse 56 wird der Träger 20 in Abteufrichtung
T vorgeschoben. Dieser Vorschub kann allein aufgrund des Eigengewichtes der Fräsvorrichtung
oder aufgrund eines Vorschubantriebes erfolgen, der auf das Rohrgestänge 8 eine Auflastkraft
ausübt. Über eine Zulauföffnung 25, die am Rahmen 20 zwischen den Fräsrädern 1, 2
vorgesehen ist, kann während des Fräsvorganges Stütz- und/oder Schneidflüssigkeit
in das Fräsloch eingeführt und/oder aus diesem abgeführt werden.
[0030] Die Trägerdrehachse 56 verläuft mittig im Rohrgestänge 8 in Abteufrichtung T. Sie
bildet die Längsachse eines bei Drehung des Trägers 20 erzeugten Fräslochs mit kreisförmigem
Querschnitt. Die Fräsräder 1, 2 sind symmetrisch zur Trägerdrehachse 56 angeordnet.
Im unverschwenkten Zustand der Fräsräder 1, 2 verlaufen ihre Fräsraddrehachsen 51,
52 parallel zueinander und schließen diese mit der Trägerdrehachse 56 einen Winkel
von etwa 90° ein. Die Fräsräder 1, 2 sind mit ihren Fräsraddrehachsen 51, 52 bezüglich
der Trägerdrehachse 56 so in Drehrichtung D vorauseilend angeordnet, dass die Fräsraddrehachse
51 bezüglich der Trägerdrehachse 56 mit einem Versatz X1 und die Fräsraddrehachse
52 bezüglich der Trägerdrehachse 56 mit einem Versatz X2 beabstandet verläuft, wobei
der Versatz X1 gleich dem Versatz X2 ist. Dies ist insbesondere in den Fig. 1 und
5 erkennbar.
[0031] Zum Vergrößern des Fräsquerschnittes sind die Fräsräder 1, 2 am Träger 20 um eine
gemeinsame, horizontale Schwenkachse 60 schwenkbar gelagert. Hierzu sind die Lagerschilde
21, 22 über seitliche, L-artige Hebelarme 65 am Träger 20 angelenkt. Zum angetriebenen
Verschwenken der Fräsräder 1, 2 ist eine Schwenkeinrichtung mit zwei Hydraulikzylindern
61, 62 vorgesehen, die an ihrem einen Ende am Träger 20 und an ihrem anderen Ende
an den Lagerschilden 21 bzw. 22 angelenkt sind. Durch Verkürzen dieser Hydraulikzylinder
61, 62 werden die Hebelarme 65 mit den Lagerschilden 21, 22 und den Einzelfräsrädern
11, 11', 12, 12' um die gemeinsame Schwenkachse 60 nach oben verschwenkt. In diesem
verschwenkten Zustand, der in Fig. 4 sowie in Fig. 2 und 5 mit gestrichelten Linien
dargestellt ist, schließen die Fräsraddrehachsen 51', 52' mit der Trägerdrehachse
56 einen von 90° verschiedenen Winkel ein. Das Verschwenken der Fräsräder 1, 2, das
grundsätzlich stufenlos erfolgen kann, kann insbesondere soweit durchgeführt werden,
bis die Fräsraddrehachsen 51', 52' parallel zur Trägerdrehachse 56 verlaufen.
[0032] Zum Führen des Trägers 20 im Fräsloch ist an diesem Träger 20 über vier radial zur
Trägerdrehachse 56 verlaufende Streben 32 ein Führungsring 31 angeordnet. Über diesen
Führungsring 31, der koaxial zur Trägerdrehachse 56 verläuft, kann sich der Träger
20 an der Fräslochwand abstützen.
[0033] Ein Fräsbild, das sich am Grunde eines Fräslochs beim Abteufen einer erfindungsgemäßen
Fräsvorrichtung mit teilweise hochgeschwenkten Fräsrädern 1, 2 ergibt, ist in den
Fig. 6 bis 8 dargestellt. Zwischen den beiden Fräsrädern 1, 2 bildet sich ein kegelartiger
Vorsprung 80 am Fräslochgrund heraus. Dieser kegelartige Vorsprung 80 wird von den
Stirnseiten der innen liegenden Einzelfräsräder 11', 12' abgearbeitet.
1. Fräsvorrichtung zum Abteufen eines Fräslochs in den Erdboden mit
- einem Träger (20), an dem mindestens zwei Fräsräder (1, 2) um jeweils eine Fräsraddrehachse
(51, 52) drehbar gelagert sind,
- mindestens einer Fräsradantriebseinrichtung zum drehenden Antreiben der Fräsräder
(1, 2) am Träger (20), wobei durch die Drehung der Fräsräder (1, 2) um ihre Fräsraddrehachsen
(51, 52) Bodenmaterial abtragbar ist, und
- einer Antriebseinrichtung, durch welche der Träger (20) zusammen mit den Fräsrädern
(1, 2) zum Abtragen des Bodenmaterials in Rotation um eine Trägerdrehachse (56) versetzbar
ist, welche parallel zur Abteufrichtung (T) gerichtet ist,
- wobei die Winkel zwischen den Fräsraddrehachsen (51, 52) und der Trägerdrehachse
(56) etwa 90° betragen und
- wobei die Fräsräder (1, 2) derart angeordnet sind, dass sie bei Rotation des Trägers
(20) eine Kreisbahn beschreiben, entlang der sie das Bodenmaterial abtragen,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Fräsraddrehachse (51, 52) mindestens eines Fräsrades (1, 2) gegenüber der Trägerdrehachse
(56) mit einem Versatz (X1, X2) angeordnet ist.
2. Fräsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Schwenkeinrichtung vorgesehen ist, mit der zumindest eines der Fräsräder (1,
2) am Träger (20) verschwenkbar, insbesondere hochschwenkbar ist.
3. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Träger (20) endseitig an einem Rohrgestänge (8) angeordnet ist.
4. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Träger (20) und/oder am Rohrgestänge (8) eine Führungseinrichtung, insbesondere
ein Führungsring (31), zum Abstützen des Trägers (20) bzw. des Rohrgestänges (8) an
einer Lochwand vorgesehen ist.
5. Fräsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führungseinrichtung durchmesserverstellbar ausgebildet ist.
6. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Spannvorrichtung zum Festlegen des Rohrgestänges (8) in einem Stützrohr vorgesehen
ist, und
dass das Rohrgestänge (8) zum Vortreiben des Trägers (20) axial verlängerbar ist.
7. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinrichtung zwischen dem Rohrgestänge (8) und dem Träger (20) und/oder
in einem oberen Bereich des Rohrgestänges (20) angeordnet ist.
8. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Fräsradversatzantrieb zum Ändern des Versatzes (X1, X2) vorgesehen ist.
9. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fräsräder (1, 2) als Fräsradpaare mit jeweils zwei Einzelfräsrädern (11, 11';
12, 12') ausgebildet sind, und
dass die Einzelfräsräder (11, 11'; 12, 12') der Fräsradpaare jeweils beide an einem Lagerschild
(21, 22) gelagert sind, welcher an dem Träger (20) verschwenkbar gelagert ist.
10. Fräsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fräsräder (1, 2) umfangseitig und/oder stirnseitig Fräswerkzeuge aufweisen.
11. Verfahren zum Erstellen eines Fräslochs im Erdboden, insbesondere mit einer Fräsvorrichtung
nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem
- mindestens zwei an einem Träger (20) drehbar gelagerte Fräsräder (1, 2) mittels
einer Fräsradantriebseinrichtung um jeweils eine Fräsraddrehachse (51, 52) in Drehung
versetzt werden, und
- der Träger (20) mit den Fräsrädern (1, 2) in einer Abteufrichtung (T) im Boden vorangetrieben
wird,
- wobei der Träger (20) zusammen mit den Fräsrädern (1, 2) gleichzeitig mittels einer
Antriebseinrichtung um eine Trägerdrehachse (56), welche etwa parallel zur Abteufrichtung
(T) gerichtet ist und zu welcher die Fräsraddrehachsen (51, 52) etwa rechtwinklig
angeordnet sind, in Rotation versetzt wird, wodurch die Fräsräder (1, 2) eine Kreisbahn
beschreiben, auf der sie Bodematerial abtragen,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Fräsraddrehachse (51, 52) mindestens eines Fräsrades (1, 2) gegenüber der Trägerdrehachse
(56) mit einem Versatz (X1, X2) vorgesehen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Drehrichtung (D) des Trägers (20) um die Trägerdrehachse (56) alternierend gewechselt
wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eines der Fräsräder (1, 2), insbesondere in Abhängigkeit von einem Drehwinkel
des Trägers (20) um die Trägerdrehachse (56), am Träger (20) verschwenkt, insbesondere
hochgeschwenkt wird.
1. Cutting apparatus for sinking a hole in the ground having
- a support (20), on which are mounted in rotary manner about in each case one cutting
wheel rotation axis (51, 52) at least two cutting wheels (1, 2),
- at least one cutting wheel drive mechanism for the rotary driving of the cutting
wheels (1, 2) on the support (20), whereby soil is removable through the rotation
of the cutting wheels (1, 2) about their cutting wheel rotation axes (51, 52) and
- a drive mechanism, through which the support (20) together with the cutting wheels
(1, 2) is rotatable for the removal of soil about a support rotation axis (56), which
is arranged parallel to the sinking direction (T),
- the angle between the cutting wheel rotation axes (51, 52), and the support rotation
axis (56) being approximately 90°, and
- the cutting wheels (1, 2) being arranged such that on rotation of the support (20)
they describe a circular path, along which they remove the soil,
characterized in that
the cutting wheel rotation axis (51, 52) of at least one cutting wheel (1, 2) has
an offset (X1, X2) with respect to the support rotation axis (56).
2. Cutting apparatus according to claim 1,
characterized in that
a pivoting device is provided with which at least one of the cutting wheels (1, 2)
is pivotable, particularly upwardly pivotable on the support (20).
3. Cutting apparatus according to one of the claims 1 or 2,
characterized in that
the support (20) is located terminally on a drilling tube (8).
4. Cutting apparatus according to one of the claims 1 to 3,
characterized in that
on the support (20) and/or on the drilling tube (8) is provided a guide mechanism,
particularly a guide ring (31), for supporting the support (20) or drilling tube (8)
respectively on a hole wall.
5. Cutting apparatus according to claim 4,
characterized in that
the guide mechanism is constructed in diameter-adjustable manner.
6. Cutting apparatus according to one of the claims 1 to 5,
characterized in that
a tensioning device is provided for fixing the drilling tube (8) in a support tube,
and that the drilling tube (8) is axially extendible for driving the support (20).
7. Cutting apparatus according to one of the claims 3 to 6,
characterized in that
the drive mechanism is located between the drilling tube (8) and the support (20)
and/or in an upper area of the drilling tube (8).
8. Cutting apparatus according to one of the claims 1 to 7,
characterized in that
a cutting wheel offset drive is provided for modifying the offset (X1, X2).
9. Cutting apparatus according to one of the claims 1 to 8,
characterized in that
the cutting wheels (1, 2) are constructed as cutting wheel pairs with in each case
two individual cutting wheels (11, 11'; 12, 12'), and that the individual cutting
wheels (11, 11'; 12, 12') of the cutting wheel pairs are in each case both mounted
on a bearing bracket (21, 22), which is pivotably mounted on the support (20).
10. Cutting apparatus according to one of the claims 1 to 9,
characterized in that
the cutting wheels (1, 2) are circumferentially and/or frontally provided with cutting
tools.
11. Method for producing a cut hole in the ground, particularly with a cutting apparatus
according to one of the claims 1 to 10, in which
- at least two cutting wheels (1, 2) mounted in rotary manner on a support (20) are
rotated about in each case one cutting wheel rotation axis (51, 52) by means of a
cutting wheel drive mechanism and
- the support (20) with the cutting wheels (1, 2) is advanced in a sinking direction
(T) in the ground,
- the support (20) together with the cutting wheels (1, 2) being at the same time
rotated by means of a drive mechanism about a support rotation axis (56), which is
arranged roughly parallel to the sinking direction (T) and to which the cutting wheel
rotation axes (51, 52) are arranged roughly perpendicularly, wherein the cutting wheels
(1, 2) describe a circular path, on which they remove soil,
characterized in that
the cutting wheel rotation axis (51, 52) of at least one cutting wheel (1, 2) has
an offset (X1, X2) with respect to the support rotation axis (56).
12. Method according to claim 11,
characterized in that
a rotation direction (D) of the support (20) about the support rotation axis (56)
is alternately changed.
13. Method according to one of the claims 11 or 12,
characterized in that
at least one of the cutting wheels (1, 2) is pivoted, particularly pivoted up, on
the support (20), particularly as a function of a rotation angle of the support (20)
about the support rotation axis (56).
1. Dispositif de fraisage pour creuser un trou fraisé dans le sol, avec
- un support (20) sur lequel sont montées deux roues de fraisage (1, 2) pouvant tourner
chacune autour d'un axe (51, 52) de rotation de roue de fraisage,
- au moins un dispositif d'entraînement de roue de fraisage pour entraîner en rotation
les roues de fraisage (1, 2) sur le support (20), la rotation des roues de fraisage
(1, 2) autour de leurs axes (51, 52) de rotation de roue de fraisage permettant d'enlever
du matériau du sol, et
- un dispositif d'entraînement par lequel, pour enlever du matériau du sol, le support
(20) peut être mis en rotation avec les roues de fraisage (1, 2) autour d'un axe (56)
de rotation de support qui est orienté parallèlement à la direction de creusement
(T),
- l'angle entre les axes (51, 52) de rotation de roue de fraisage et l'axe (56) de
rotation de support valant environ 90° et
- les roues de fraisage (1, 2) étant agencées de telle manière que, lors d'une rotation
du support (20), elles décrivent une trajectoire circulaire le long de laquelle elles
enlèvent le matériau du sol,
caractérisé en ce que
- l'axe (51, 52) de rotation de roue de fraisage d'au moins une roue de fraisage (1,
2) est placé avec un décalage (X1, X2) par rapport à l'axe (56) de rotation de support.
2. Dispositif de fraisage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif de pivotement est prévu, avec lequel au moins l'une des roues de fraisage
(1, 2) peut pivoter sur le support (20), en particulier peut pivoter vers le haut.
3. Dispositif de fraisage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le support (20) est placé côté extrémité sur un train tubulaire (8).
4. Dispositif de fraisage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que sur le support (20) et/ou sur le train tubulaire (8) est prévu un dispositif de guidage,
en particulier une bague de guidage (31), afin de soutenir respectivement le support
(20) ou le train tubulaire (8) sur une paroi du trou.
5. Dispositif de fraisage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de guidage est réalisé de diamètre réglable.
6. Dispositif de fraisage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un dispositif de serrage pour immobiliser le train tubulaire (8) dans un tube de soutien
est prévu, et en ce que le train tubulaire (8) est prolongeable axialement pour faire avancer le support
(20).
7. Dispositif de fraisage selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement est placé entre le train tubulaire (8) et le support
(20) et/ou dans une zone supérieure du train tubulaire (20).
8. Dispositif de fraisage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un entraînement de décalage de roue de fraisage est prévu pour modifier le décalage
(X1, X2).
9. Dispositif de fraisage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les roues de fraisage (1, 2) sont conformées en paires de roues de fraisage avec
deux roues de fraisage individuelles (11, 11' ; 12, 12') à chaque fois, et en ce que les roues de fraisage individuelles (11, 11' ; 12, 12') des paires de roues de fraisage
sont montées toutes les deux sur un écran support (21, 22) qui est monté pivotant
sur le support (20).
10. Dispositif de fraisage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les roues de fraisage (1, 2) présentent des outils de fraisage sur la circonférence
et/ou sur leur face frontale.
11. Procédé de réalisation d'un trou fraisé dans le sol, en particulier avec un dispositif
de fraisage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel
- au moins deux roues de fraisage (1, 2) montées rotatives sur un support (20) sont
mises en rotation autour de, chacune, un axe (51, 52) de rotation de roue de fraisage
au moyen d'un dispositif d'entraînement de roues de fraisage, et
- le support (20) avec les roues de fraisage (1, 2) est avancé dans le sol dans une
direction de creusement (T),
- le support (20) avec les roues de fraisage (1, 2) étant simultanément mis en rotation,
au moyen d'un dispositif d'entraînement, autour d'un axe (56) de rotation de support
qui est approximativement parallèle à la direction de creusement (T) et par rapport
auquel les axes (51, 52) de rotation de roue de fraisage sont disposés approximativement
à angle droit, de telle sorte que les roues de fraisage (1, 2) décrivent une trajectoire
circulaire sur laquelle elles enlèvent du matériau du sol,
caractérisé en ce que
- l'axe (51, 52) de rotation de roue de fraisage d'au moins une roue de fraisage (1,
2) est placé avec un décalage (X1, X2) par rapport à l'axe (56) de rotation de support.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une direction de rotation (D) du support (20) autour de l'axe (56) de rotation de
support est modifiée de façon alternée.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'au moins l'une des roues de fraisage (1, 2) est pivotée, en particulier pivotée vers
le haut, sur le support (20) autour de l'axe (56) de rotation de support, en particulier
en fonction d'un angle de rotation du support (20).