BAUER , DE,

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. E02D 17/13 ( ) E02D 5/46 ( ) E02F 5/10 ( ) (54) Sposób wytwarzania ściany szczelinowej w gruncie i urządzenie do frezowania ściany szczelinowej (30) Pierwszeństwo: , DE, (73) Uprawniony z patentu: BAUER Maschinen GmbH, Schrobenhausen, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 18/04 (72) Twórca(y) wynalazku: MAXIMILIAN ARZBERGER, Igenhausen, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/11 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Janusz Nowakowski PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ściany szczelinowej w gruncie, oraz urządzenie do frezowania ściany szczelinowej. Znany jest sposób wytwarzania ściany szczelinowej w gruncie, w którym co najmniej jedno koło frezowe, umieszczone na frezie do ścian szczelinowych, wprawia się poprzez napęd w ruch obrotowy i zagłębia się w gruncie, usuwa się materiał gruntu, znajdujący się poniżej koła frezowego i wytwarza się szczelinę frezową, po czym szczelinę frezową wypełnia się za pomocą tężejącej cieczy. Stosowany frez do ściany szczelinowej posiada ramę i co najmniej jedno koło frezowe, umieszczone na ramie. Znane jest urządzenie do frezowania ściany szczelinowej, które posiada koła frezowe, umieszczone na ramie frezu do ściany szczelinowej, napędzane za pomocą napędu. Frez do ściany szczelinowej jest prowadzony pionowo przesuwnie na zestawie nośnym za pomocą urządzenia do prowadzenia liniowego, które posiada drąg prowadzący, na którym jest umieszczony frez do ściany szczelinowej. Drąg prowadzący jest pionowo przesuwny za pomocą napędu nastawczego na zestawie nośnym. Frez do ściany szczelinowej i sposób wytwarzania ściany szczelinowej są znane z opisu JP-A W pierwszym kroku frez z ramą w postaci skrzynki, wiszącej na linie nośnej, jest zagłębiany w gruncie w celu utworzenia szczeliny. W celu prowadzenia górny obszar szczeliny jest zaopatrzony w ściany prowadzące, aby na początku ustalić dokładne ustawienie ramy. Przez wolną przestrzeń na stronie czołowej ramy do tylnego obszaru szczeliny są przenoszone grudki frezowe i doprowadzana ciecz. W drugim kroku po wydrążeniu szczeliny na jej dno kieruje się twardniejącą mieszaninę cementową i miesza się ją przez obracające się koło frezowe. Z opisu JP-A jest znany frez do ścian szczelinowych z dwoma dolnymi kołami frezowymi i dwoma górnymi kołami mieszającymi. Zagłębienie frezów następuje za pomocą kołowrotu linowego pod wpływem ich ciężaru, przy czym frezy są prowadzone za pomocą żerdzi Kelly. Sposób wytwarzania ściany szczelinowej w gruncie jest znany z opisu DE C2. W tym tak zwanym sposobie dwufazowym, w pierwszej fazie zostaje wykonana szczelina frezowa, a wykopany przy tym materiał gruntu jest transportowany na powierzchnię ziemi. Powstająca szczelina frezowa zostaje wypełniona zawiesiną stabilizującą i w ten sposób zostaje ustabilizowana. W drugiej fazie, po wydrążeniu szczeliny frezowej, w warunkach wypierania zawiesiny podporowej, do szczeliny wprowadzana jest zawiesina utwardzająca. W przypadku jednofazowego sposobu, znanego z opisu DE C2, szczelina od samego początku jest stabilizowana przez zawiesinę, którą wytwarza się na powierzchni ziemi, dzięki wymieszaniu wykopanego materiału gruntu ze spoiwem. Do przeprowadzenia tych znanych sposobów można stosować frezy do ścian szczelinowych, znane z opisu DE C2. Te znane frezy do ścian szczelinowych posiadają ramę oraz napędzane obrotowo koło frezowe, zamocowane na powierzchni dolnej ramy. Frez do ścian szczelinowych jest opuszczany na linie przez pojazd używany na budowie i zagłębia się w gruncie pod wpływem swojego ciężaru. Prowadzenie frezu następuje za pomocą ramy, która opiera się na ścianie szczeliny. Usunięty przez koła frezowe z górnej warstwy materiał gruntu jest przez nie doprowadzany do urządzenia ssącego, zamocowanego na ramie frezowej i transportowany na powierzchnię. Jednak w celu wytworzenia mieszaniny spoiwo - grunt, w opisanych powyżej sposobach konieczne jest stosowanie wymagających stosunkowo dużych nakładów urządzeń pompowych, mieszalniczych i magazynujących, które muszą być umieszczone na powierzchni ziemi. Z opisu JP-A znany jest sposób wytwarzania ściany szczelinowej, w którym za pomocą kół frezowych rozdrabnia się grunt, a rozdrobniony materiał gruntu razem z cieczą stabilizującą jest transportowany przez rurociąg na zewnątrz do instalacji do przerabiania materiałów. Po oddzieleniu materiału grubego ciecz jest z powrotem odprowadzana do szczeliny i przez oddzielne koło mieszające na frezie jest mieszana. Frez jest umieszczony na nośniku, który jest zbudowany z segmentów w postaci litery H w przekroju poprzecznym. Nośnik z frezem jest zawieszony na linie nośnej. Do prowadzenia freza w górnym obszarze, powyżej szczeliny jest przewidziana konstrukcja ramy prowadzącej ze ścianami prowadzącymi. Z opisu JP-A jest znany frez łańcuszkowy z dwoma mieczami, które są ułożyskowane na ramie, a ich dolne koła łańcuchowe mogą być zaopatrzone w zęby frezujące. Poza tym frez łańcuszkowy jest wyposażony w liniowe urządzenie prowadzące z drągiem prowadzącym, które umożliwia jego prowadzenie.

3 PL B1 3 Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania ściany szczelinowej w gruncie, któryby szczególnie łatwo umożliwiał wytworzenie ściany szczelinowej. Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że przy obniżaniu napędu nastawczego przenosi się, poprzez drąg nastawczy, siłę osiową z zestawu nośnego na frez do ściany szczelinowej, a do uzyskiwanej szczeliny frezowej kieruje się, poprzez ramę kół frezowych freza do ściany szczelinowej, tężejącą ciecz, a usuwany materiał gruntu przenosi się poprzez koła frezowe w tylny obszar szczeliny frezowej i miesza się z tężejącą cieczą z tym, że usuwany materiał gruntu co najmniej częściowo pozostawia się w szczelinie frezowej, w celu utworzenia ściany szczelinowej. Zgodnie ze sposobem według wynalazku koła frezowe freza do ściany szczelinowej napędza się nawrotnym ruchem obrotowym, a frez do ściany szczelinowej co najmniej częściowo wprowadza się okresowo w ruch góra/dół. Podstawowa idea rozwiązania według wynalazku polega na tym, że materiał gruntu usunięty przez koła frezowe pod wpływem ich działania zostaje wymieszany w szczelinie frezowej z tężejącą cieczą in situ" tak, że zostaje utworzona utwardzająca się mieszanina, składająca się z cieczy i gruntu. Dzięki temu nie jest konieczne transportowanie za pomocą urządzeń pompujących, usytuowanych na powierzchni ziemi całego usuniętego materiału gruntu. Dzięki możliwej zmianie objętości materiału gruntu, podczas doprowadzania tężejącej cieczy korzystne jest odprowadzanie ze szczeliny frezowej tylko części usuwanego materiału gruntu z zawiesiną. Do tego celu na frezie do ścian szczelinowych lub na powierzchni ziemi, na brzegu wytwarzanej szczeliny frezowej, można umieścić urządzenie odprowadzające. W zasadzie podczas wykonywania szczeliny frezowej możliwe jest napędzanie co najmniej jednego frezu w sposób równomierny. Szczególnie korzystne działanie frezujące i/lub szczególnie korzystne wymieszanie materiału gruntu z tężejącą cieczą uzyskuje się dzięki temu, że co najmniej jedno koło frezowe jest napędzane z nawrotnym ruchem obrotowym. Dzięki czasowej zamianie kierunku ruchu obrotowego koła frezowego, w materiale gruntu tworzą się zawirowania, które powodują szczególnie niezawodne jego wymieszanie z tężejącą cieczą. Korzystnie co najmniej jedno koło frezowe jest napędzane w sposób równomierny lub z zamianą ruchu na odwrotny również podczas wyciągania frezu do ściany szczelinowej ze szczeliny frezowej, wskutek czego można znacznie zmniejszyć konieczne nakłady związane z wyciąganiem, a ponadto uzyskuje się dodatkowe wymieszanie wykopanego materiału gruntu z tężejącą cieczą. Zadaniem wynalazku jest również opracowanie urządzenia do frezowania ściany szczelinowej, które w łatwy sposób umożliwiałoby wytwarzanie szczeliny frezowej, a zarazem i ściany szczelinowej. Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że zestaw nośny jest zaopatrzony w napęd przestawczy do pionowego przesuwu drąga prowadzącego, którego siła osiowa jest przy usuwaniu materiału gruntu skierowana do freza do wytwarzania ściany szczelinowej, mającego koła frezowe. Korzystnie koła frezowe posiadają układ zębów dla nawrotnego ruchu obrotowego. Według wynalazku drąg prowadzący korzystnie stanowi drąg teleskopowy, na którym jest umieszczony frez do ściany szczelinowej. Korzystnie drąg teleskopowy jest prowadzony w tulei prowadzącej, umieszczonej na zestawie nośnym. Zgodnie z wynalazkiem napęd nastawczy korzystnie stanowi mechanizm zębatkowy, hydrauliczny lub mechanizm napędu linowego. Ponieważ koła frezowe posiadają układ zębów, odpowiedni dla nawrotnego, czyli zmiennego kierunku ruchu obrotowego, to taki układ zębów może usuwać zalegający materiał gruntu podczas obracania kół frezowych zarówno w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, jak również w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Dzięki temu uzyskuje się szczególnie korzystne wymieszanie materiału gruntu, przy jednocześnie dużej szybkości urabiania gruntu. Frez do ściany szczelinowej nie jest prowadzony przy ścianie szczeliny frezowej lecz na zestawie nośnym, umieszczonym w odstępie od frezu do ściany szczelinowej, dlatego też taki układ umożliwia zastosowanie możliwie najmniejszego przekroju poprzecznego ramy dla freza do ściany szczelinowej. Ponieważ nie jest konieczne, aby rama stykała się ze ścianą szczeliny frezowej, to może być ona wykonana bez elementów prowadzących, a jej wymiary mogą być odpowiednio bardzo małe, co umożliwia łatwe przejście przez usuwany materiał gruntu. Drąg prowadzący, korzystnie wykonany jako drąg teleskopowy, na którym umieszczony jest frez do ściany szczelinowej, umożliwia szczególnie korzystne boczne prowadzenie. Szczególnie możliwe jest przeniesienie siły osiowej, skierowanej

4 4 PL B1 w kierunku zabioru, z zestawu nośnego na frez do ścian szczelinowych, dzięki czemu można uzyskać bardzo szybki zabiór podczas drążenia. Średnica drąga prowadzącego jest mniejsza od średnicy przekroju poprzecznego ramy, przy czym korzystnie drąg prowadzący ma w zasadzie prostokątny lub kołowy przekrój poprzeczny, a jako drąg teleskopowy można korzystnie zastosować również drąg Kellego. Tuleja prowadząca może całkowicie lub częściowo otaczać w kierunku obwodowym drąg prowadzący, przy czym na tulei prowadzącej mogą być wykonane występy i/lub zagłębienia, które zazębiają się z odpowiednimi zagłębieniami i/lub występami na drągu prowadzącym, co zapewnia wytrzymałe obrotowe prowadzenie drąga prowadzącego. Napęd nastawczy na zestawie nośnym umożliwia naprzemienny ruch w górę lub w dół freza do ściany szczelinowej w szczelinie frezowej i tym samym służy do przenoszenia siły osiowej w kierunku zabioru na frez do ściany szczelinowej. Dzięki temu można uzyskać szczególnie wysoką wydajność frezowania. Urządzenie do frezowania ściany szczelinowej według wynalazku jest uwidocznione w uprzywilejowanych przykładach wykonania na schematycznym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia frez do ścian szczelinowych i drąg prowadzący w widoku czołowym, częściowo w przekroju, fig. 2 - odmianę freza do ścian szczelinowych z drągiem prowadzącym w widoku czołowym, częściowo w przekroju, fig. 3 - drąg prowadzący w przekroju wzdłuż linii A-A na fig. 2, fig. 4 - urządzenie do frezowania ściany szczelinowej w widoku z boku, fig. 5 - odmianę urządzenia do frezowania ściany szczelinowej w widoku z boku, fig. 6 - urządzenie do frezowania ściany szczelinowej w stanie wyciągniętym, w częściowym widoku, a fig. 7 - urządzenie do frezowania ściany szczelinowej w położeniu końcowym, w częściowym widoku. Na fig. 1 i 2 przedstawione są dwa różne przykłady wykonania freza do ścian szczelinowych 10, zwanego dalej frezem. Na ramie 20, wykonanej w postaci płyty nośnej, zamocowane są obracalnie dwa koła frezowe 12, 12'. Przy tym koła frezowe 12, 12' są umieszczone bezpośrednio obok siebie. Na ramie 20 umieszczone są w jednej obudowie urządzenia napędowe 15, 15', w postaci silników hydraulicznych, napędzających koła frezowe 12, 12'. Na boku ramy 20, odwróconym od kół frezowych 12, 12', jest zamocowany drąg prowadzący 33. Jak jest widoczne z fig. 3, drąg prowadzący 33 ma w przybliżeniu kołowy przekrój poprzeczny. Z boku na drągu prowadzącym 3 są ukształtowane występy 35, które służą do prowadzenia drąga prowadzącego 33 w tulei prowadzącej 34, usytuowanej na zestawie nośnym 30. Wewnątrz drąga prowadzącego 33 są umieszczone przewody zasilające 40 dla cieczy hydraulicznej. Ponadto w drągu prowadzącym 33 oraz na ramie 20 umieszczone jest urządzenie doprowadzające 41 dla cieczy hydraulicznej, ukształtowane w postaci przewodu doprowadzającego. Jak jest to przedstawione na fig. 2, urządzenie doprowadzające 41 w postaci przewodu doprowadzającego przechodzi przez ramę 20 i kończy się między kołami frezowymi 12, 12'. Na kołach frezowych 12, 12' umieszczone są zęby frezujące 13. Przy tym zęby frezujące 13 są umieszczone przeciwlegle, ponieważ koło frezowe 12, przedstawione po lewej stronie na fig. 2, obraca się na przykład w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, a koło frezowe 12', przedstawione po prawej stronie na fig. 2, w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Dzięki temu za pomocą kół frezowych 12, 12' do ich natomiast środkowego obszaru zasysana jest zawiesina, rozdrobniony grunt jest przenoszony na powierzchniach zewnętrznych ku górze razem z zawiesiną. Przy tym od strony obwodu kół frezowych 12, 12' umieszczone są znane, bocznie wychylane zęby składane 14, które usuwają grunt poniżej ich obwodu. Na fig. 4-7 przedstawione jest urządzenie do frezowania ścian szczelinowych, które posiada zestaw nośny 30, ukształtowany w postaci pojazdu gąsienicowego. Na zestawie nośnym 30 osadzony jest słup 31, na którym z kolei zamocowana jest w dwóch punktach mocujących tuleja prowadząca 34. Przez tuleję prowadzącą 34 przechodzi pionowy drąg prowadzący 33, na którego dolnym końcu zamocowany jest frez 10. Do pionowego przesuwania drąga prowadzącego 33 służy mechanizm naciągu linowego 37 (fig. 4) lub mechanizm przesuwny 38 (fig. 5) hydrauliczny, względnie zębatkowy, który tworzy napęd nastawczy. Przewody zasilające 40 dla cieczy hydraulicznej oraz urządzenie doprowadzające 41, w postaci przewodu doprowadzającego dla wiążącej cieczy są wyprowadzone z drąga prowadzącego 33 na zewnątrz. W stanie wyciągniętym urządzenia do frezowania ścian szczelinowych (fig. 6), frez 10 przylega swoją ramą bezpośrednio do tulei prowadzącej 34.

5 PL B1 5 Rama 20 frezu 10 jest tak ukształtowana, że przy zagłębianiu urządzenia (fig. 7) między ramą 20 a ścianą szczeliny frezowej 3 powstaje wolna przestrzeń 6. Wolna przestrzeń 6 umożliwia przesuwanie się wybranego materiału gruntu wzdłuż ramy 20 do tylnego obszaru 4 szczeliny frezowej 3, który znajduje się powyżej freza 10. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania ściany szczelinowej w gruncie, w którym koła frezujące, umieszczone na ramie frezu do ściany szczelinowej, wprawia się za pomocą napędu w ruch obrotowy wprowadza się w grunt, usuwa się materiał gruntu, znajdujący się poniżej koła frezującego i wytwarza się szczelinę frezową, przy czym frez do ściany frezowej prowadzi się przesuwnie w zestawie nośnym za pomocą urządzenia do prowadzenia liniowego, które posiada zakończony frezem do ściany szczelinowej drąg prowadzący, który przesuwa się pionowo za pomocą napędu nastawczego, znamienny tym, że przy obniżaniu napędu nastawczego kieruje się, poprzez drąg prowadzący (33), siłę osiową z zestawu nośnego (30) na frez do ściany szczelinowej (10), a do uzyskiwanej szczeliny frezowej (3) kieruje się, poprzez ramę (20) kół frezowych (12, 12') freza do ściany szczelinowej (10), tężejącą ciecz, a usuwany materiał gruntu przenosi się poprzez koła frezowe (12, 12') w tylny obszar szczeliny frezowej (3) i miesza się z tężejącą cieczą z tym, że w usuwany materiał gruntu co najmniej częściowo pozostawia się szczelinie frezowej (3), w celu utworzenia ściany szczelinowej. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że koła frezowe (12, 12') freza do ściany szczelinowej (10) napędza się nawrotnym ruchem obrotowym. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że frez do ściany szczelinowej (10) co najmniej częściowo wprowadza się okresowo w ruch góra/dół. 4. Urządzenie do frezowania ściany szczelinowej, zawierające frez do ściany szczelinowej, który posiada ramę, na której są umieszczone koła frezowe, przy czym przekrój poprzeczny ramy jest mniejszy od przekroju poprzecznego szczeliny frezowej i tworzy wolną przestrzeń, przez którą usuwany materiał gruntu jest przenoszony przez koła frezowe do tylnego obszaru szczeliny frezowej, a rama posiada urządzenie do doprowadzania cieczy do szczeliny frezowej i zestaw nośny, na którym frez do ściany szczelinowej jest umieszczony pionowo przesuwnie i jest prowadzony za pomocą urządzenia do prowadzenia liniowego, które posiada drąg prowadzący, na którym jest umieszczony frez do ściany szczelinowej, znamienny tym, że zestaw nośny (30) jest zaopatrzony w napęd przestawczy (37, 38) do pionowego przesuwu urządzenia do prowadzenia liniowego w postaci drąga prowadzącego (33), którego siła osiowa jest przy zagłębianiu skierowana do freza (10) do wytwarzania ściany szczelinowej, mającego koła frezowe (12, 12'). 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że koła frezowe (12, 12') posiadają układ zębów dla ruchu nawrotnego. 6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że drąg prowadzący (33) korzystnie stanowi drąg teleskopowy, na którym umieszczony jest frez (10) do ściany szczelinowej. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że drąg prowadzący (33) jest prowadzony w tulei prowadzącej (34), umieszczonej na zestawie nośnym (30). 8. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że napęd nastawczy korzystnie stanowi mechanizm napędu linowego (37) lub mechanizm przesuwny (38) hydrauliczny albo zębatkowy.

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)