BE1029463B1 - Verbeterde grondfreesinrichting en trommel met voorwaarts geïnclineerd freeselement - Google Patents

Abstract

Figuur 1 toont een inrichting voor het vervaardigen van een verticale grondkering en/of fundering, omvattende: - een gestel met een in hoofdzaak verticaal beweegbaar uiteinde; - een freesframe dat nabij het uiteinde gemonteerd is, waarbij het freesframe voorzien is van ten minste één paar trommels die elk roteerbaar zijn om een respectievelijke rotatie-as, waarbij de rotatie-assen van het ten minste ene paar trommels evenwijdig en op een afstand van elkaar liggen zodat de trommels, gezien in een vlak loodrecht op de rotatie-assen, naast elkaar kunnen roteren, waarbij een mantel van elk van de trommels langs de omtrek ervan voorzien is van ten minste één rij met ten minste zes freeshouders die zich vanaf de mantel in een hoofdzakelijk radiale richting uitstrekken, waarbij elke freeshouder ten minste één freeselement omvat dat zich weg van de mantel uitstrekt en een aanslagvlak heeft dat een hoek vertoont met een middellijn die de rotatie-as van de overeenkomstige trommel en een midden van de overeenkomstige freeshouder ter plaatste van de mantelomtrek snijdt; waarbij het ten minste één paar trommels roterend aandrijfbaar zijn voor het losmaken van grond terwijl het uiteinde in de grond wordt gedreven.

Description

Verbeterde grondfreesinrichting en trommel met voorwaarts geïnclineerd freeselement Vakgebied De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het vervaardigen van een verticale grondkering en/of fundering. De uitvinding heeft verder betrekking op een trommel, bij voorkeur voor gebruik in de inrichting. Achtergrond Verticale grondkeringen en/of funderingen kunnen meerdere functies hebben, zo kunnen deze waterkerend, grondkerend en/of dragend zijn. De grondkeringen en/of funderingen kunnen verticale belastingen opnemen en kunnen ook als beschoeiing fungeren van uitgravingen in de nabijheid van bestaande constructies. Grondkeringen en/of funderingen kunnen verder als kaaimuren of als wanden in bijvoorbeeld tunnels of parkeerconstructies fungeren.

Typisch worden twee verschillende soorten inrichtingen gebruikt voor het vervaardigen van dergelijke verticale grondkeringen en/of funderingen. Enerzijds wordt gebruik gemaakt van een zogenaamde slibwandinrichting. Anderzijds wordt gebruik gemaakt van een zogenaamde cutter soil mix, CSM, inrichting. De slibwandinrichting verwijdert de losgemaakte grond en vult de gevormde sleuf met bentonietsuspentie ter ondersteuning van de sleufwanden. Vervolgens wordt in de bentonietsuspentie eventueel wapening geplaatst waarna de bentonietsuspentie vervangen wordt door de sleuf te vullen met beton zodat de grondkeringen en/of funderingen gevormd worden. De CSM inrichting vormt de grondkeringen en/of funderingen door de losgemaakte grond tijdens het losmaken in situ mechanische te mengen met een geïnjecteerd hydraulisch bindmiddel zoals grout. De grond met in situ gemengd bindmiddel verhardt vervolgens om de grondkeringen en/of funderingen te vormen.

De slibwandinrichting en de CSM inrichting hebben een freesframe. Het freesframe omvat freestrommels die voorzien zijn van freeselementen. De freestrommels worden roterend aangedreven zodat de freeselementen beurtelings in de grond worden gedreven. Bekende inrichtingen zijn gevoelig voor verschillende hardheden van grond waarin de sleuf wordt gevormd. Een harde grondsoort zoals zandsteenbanken is niet of moeilijk penetreerbaar met bekende inrichtingen. De freeselementen van dergelijke bekende inrichtingen hebben de neiging om, in het genoemde voorbeeld, op de zandsteenbanken te botsen. De botsing van de freeselementen op de zandsteenbanken resulteert in een opwaartse gerichte beweging van het gehele freesframe bij elke botsing van elk freeselement. Deze schokkende opwaarts gerichte beweging beschadigt de freesinrichtingen en freeselementen.

Bovendien wijkt een graafrichting door het botsen af en neemt de slijtage van de freesinrichtingen en de freeselementen noemenswaardig toe, de freeselementen kunnen zelfs afbreken.

Samenvatting van de uitvinding

Uitvoeringsvormen van de uitvinding hebben als doel om een inrichting voor het vervaardigen van een verticale grondkering en/of fundering te verschaffen die op verbeterde wijze grond losmaakt.

Meer bepaald hebben uitvoeringsvormen van de uitvinding als doel om een inrichting te verschaffen die het risico op schade daaraan beperkt, inzetbaar is bij verschillende soorten ondergronden en onderhoudsvriendelijker is.

Uitvoeringsvormen van de uitvinding voorzien verder een trommel, waarbij de trommel ingericht is om schade aan de inrichting te vermijden inzetbaar is bij verschillende soorten ondergronden en onderhoudsvriendelijker is.

Volgens een eerste aspect omvat een inrichting voor het vervaardigen van een verticale grondkering en/of fundering een gestel met een in hoofdzaak verticaal beweegbaar uiteinde.

De inrichting omvat verder een freesframe dat nabij het uiteinde gemonteerd is, waarbij het freesframe voorzien is van ten minste één paar trommels die elk roteerbaar zijn om een respectievelijke rotatie-as, waarbij de rotatie-assen van het ten minste ene paar trommels evenwijdig en op een afstand van elkaar liggen zodat de trommels, gezien in een vlak loodrecht op de rotatie-assen, naast elkaar kunnen roteren.

Een mantel van elk van de trommels is langs de omtrek ervan voorzien van ten minste één rij met ten minste zes freeshouders die zich vanaf de mantel in een hoofdzakelijk radiale richting uitstrekken, waarbij elke freeshouder ten minste één freeselement omvat dat zich weg van de mantel uitstrekt.

Het freeselement heeft een aanslagvlak dat een hoek vertoont met een middellijn die de rotatie-as van de overeenkomstige trommel en een midden van de overeenkomstige freeshouder ter plaatste van de mantelomtrek snijdt.

Het ten minste één paar trommels zijn roterend aandrijfbaar voor het losmaken van grond terwijl het uiteinde in de grond wordt gedreven.

Het aanslagvlak dat een hoek vertoont met een middellijn die de rotatie-as van de overeenkomstige trommel en een midden van de overeenkomstige freeshouder ter plaatste van de mantelomtrek snijdt, verkleint de invalshoek van het freeselement ten opzichte van de grond.

De invalshoek wordt met andere woorden scherper.

Dit heeft meerdere voordelen.

De verkleinde invalshoek van het freeselement resulteert in lagere interne stress in het freeselement en de freeshouder.

De levensduur van het freeselement en de freeshouder stijgt hierdoor.

Verder, hoewel een resulterende opwaartse gerichte kracht onvermijdelijk is, is de opwaartse gerichte kracht noemenswaardig kleiner. De resulterende opwaartse kracht is namelijk recht evenredig met de invalshoek van het freeselement. Wanneer de invalshoek verkleint, door het aanslagvlak onder een hoek ten opzichte van de middellijn te voorzien, verkleint de opwaarts gerichte kracht. De inrichting wordt dus minder hevig blootgesteld aan deze schadelijke, schokkende bewegingen waardoor de levensduur stijgt en de tijd tussen onderhoudsbeurten vergroot. De inrichting is dus meer en productiever inzetbaar. De scherpe invalshoek laat ook een verbeterde penetratie toe in de grond. Zelfs bij hardere ondergronden laat het aanslagvlak dat een hoek vertoont toe om het freeselement met minder kracht in de grond te laten penetreren.

Bij voorkeur is de hoek groter dan 5°, meer bij voorkeur groter dan 7°, meer bij voorkeur groter dan 10°.

Bij voorkeur zijn de ten minste zes freeselementen gelijkmatig verdeeld over eenzelfde omtreklijn van de mantel gepositioneerd. Op deze manier maakt elk de freeselementen een nagenoeg gelijkmatige hoeveelheid grond los. De freeselementen worden dus ook gelijkmatig belast en worden onderworpen aan gelijkmatige slijtage. Dit laat toe om de freeselementen op eenzelfde moment te onderhouden waarbij onverwachte onderhoudsbeurten vermeden worden.

Bij voorkeur is de mantel verder voorzien van ten minste drie rijen met elk zes freeshouders, waarbij de rijen op een afstand van elkaar liggen, gezien in een lengterichting van de trommel, en waarbij de freeshouders van naburige rijen onderling een middelpuntshoek vertonen, gemeten tussen een overeenkomstige voorste rand van de freeshouders. Verder bij voorkeur is de middelpuntshoek groter is dan 10°, meer bij voorkeur groter dan 15°, met de meeste voorkeur 20° is. De trommels, en in bijzonder een snijvlak dat gevormd wordt door de freeselementen, heeft op deze wijze meer contactpunten met de grond. Elk freeselement maakt hierdoor weliswaar minder grond los maar de trommel zal in zijn geheel de grond op vlottere wijze los maken. Nadelige schokkende bewegingen worden op deze manier hoofdzakelijk vermeden.

Bij voorkeur strekt een proximale basis van elke freeshouder waarmee de freeshouder verbonden is met de mantel zich uit over een minimale booglengte langs de mantelomtrek zodat een voorste rand van elke freeshouder ten minste gedeeltelijk een achterste rand van een freeshouder van een naburige rij overlapt, gezien in een vlak loodrecht op de rotatie-as. Een voordeel hiervan is gebaseerd op het inzicht dat losgemaakte grond mee met een rotatiebeweging van de trommel beweegt. De grond kan op deze manier vermengd worden. Doordat de freeshouders onderling gedeeltelijk overlappen wordt een bewegingsvrijheid van de grond beperkt. De beperkte bewegingsvrijheid verhindert dat losgemaakt grond weggeduwd wordt. De losgemaakte grond wordt op deze manier beter verbrijzeld en heeft dus minder de neiging om samen geklonterd te blijven. De losgemaakte grond wordt ook dichter bij de trommel gehouden waardoor in situ vermengen van de grond ter plaatste van de trommels wordt verbeterd.

Bij voorkeur omvat het freesframe verder ten minste één ruimerplaat tussen elke rij omvat, waarbij de ruimerplaat op een afstand van elk van de freeselementen is aangebracht en zich uitstrekt tot aan een maximale radiale afstand van de mantel. Grond kan zich tussen de rijen fixeren en een verstopping teweegbrengen. Dergelijke verstopping is hinderlijk voor de neerwaartse beweging van het freesframe en kan de neerwaartse beweging zelfs geheel verhinderen. De ruimerplaat verhindert dat grond de rijen blokkeert of verstopt. De ruimerplaten realiseren verder ook een verbeterde vermenging van de grond.

Bij voorkeur is, ter plaatse van het distaal uiteinde van de freeshouder een sleuf voorzien waarin een freeselement aanbrengbaar is. Verder bij voorkeur kunnen ook meerdere freeselementen in de sleuf worden voorzien of in meerdere sleuven worden voorzien. Een wand van de sleuf is voorzien van ten minste één borggroef en het freeselement omvat een doorvoeropening die, wanneer het freeselement in de sleuf is aangebracht, voorzien is om gealigneerd te zijn met de ten minste ene borggroef. De freeshouder omvat verder een bevestigingsmiddel dat voorzien is om zich doorheen de doorvoeropening en de ten minste één borggroef uit te strekken teneinde het freeselement in de freeshouder te fixeren. Een voordeel hiervan is gebaseerd op het inzicht dat een freeselement bij bekende inrichtingen op de freeshouder wordt gelast. Het lassen is niet alleen arbeidsintensief bij het fixeren van het freeselement aan de freeshouder maar bovendien moeilijk verwijderbaar bij het vervangen van de freeselementen, bijvoorbeeld voor onderhoud. De gevormde lasverbinding is bovendien gevoelig voor scheuren en roestvorming. Door de sleuf is een freeselement eenvoudig aanbrengbaar. De borggroef die samenwerkt met de doorvoeropening en het bevestigingsmiddel realiseren een eenvoudig aanbrengbare en robuuste verbinding. Dit vereenvoudigt het onderhoud van de freeselementen verder.

Bij voorkeur is een breedte van een freeshouder kleiner dan een breedte van het aanslagvlak van het freeselement. Doordat het aanslagvlak breder is dan de freeshouder wordt slechts het freeselement onderworpen aan direct contact met los te maken grond. De freeshouder wordt op deze manier gevrijwaard van direct contact met de vaste grond. De freeshouder ondervindt dus minder stress tijdens het losmaken van de grond. De levensduur van de freeshouder, en in het bijzonder de trommel, wordt op deze manier verbeterd.

Bij voorkeur omvatten de freeshouders van de rij die grenst aan een grondvlak van de trommel, freeselementen waarvan het aanslagvlak uitsteekt voorbij het grondvlak. Op deze manier wordt tijdens het losmaken van de grond een marge voorzien tussen de harde grond en de trommel. Het 5 grondvlak van de trommel wordt op deze manier gevrijwaard van direct contact met de vaste grond. De marge laat toe dat de trommel relatief vrij roteerbaar is in de grond zonder dat de trommel wordt gekneld in de grond. Bij voorkeur is het verticaal beweegbaar uiteinde een in hoofdzaak verticale koker waaraan het freesframe is gemonteerd. Bij voorkeur omvat de inrichting verder een specie-injectie-inrichting die voorzien is in het freesframe en ingericht is om een specie tijdens het losmaken van de grond tussen de trommels te injecteren.

Bij voorkeur zijn het ten minste één paar trommels in tegenovergestelde richting roterend aandrijfbaar. Volgens een tweede aspect voorziet de uitvinding een trommel, bij voorkeur voor gebruik in een inrichting zoals hierboven beschreven, met een mantel die langs de omtrek ervan voorzien is van ten minste één rij met ten minste zes freeshouders die zich vanaf de mantel in een hoofdzakelijk radiale richting uitstrekken, waarbij elke freeshouder ten minste één freeselement omvat die zich weg van de mantel uitstrekt en een aanslagvlak heeft dat een hoek vertoont met een middellijn die de rotatie-as van de overeenkomstige trommel en een midden van de overeenkomstige freeshouder ter plaatste van de mantelomtrek snijdt. De vakman zal inzien dat analoge voordelen en doelstellingen als voor de inrichting gelden voor de overeenkomstige trommel, mutatis mutandis.

Bij voorkeur is de hoek groter is dan 5°, bij voorkeur groter dan 7°, meer bij voorkeur groter dan 10°. Bij voorkeur zijn de ten minste zes freeselementen gelijkmatig verdeeld zijn over eenzelfde omtreklijn van de mantel gepositioneerd zijn.

Bij voorkeur is de mantel verder voorzien is van ten minste drie rijen met elk zes freeshouders, waarbij de rijen op een afstand van elkaar liggen, gezien in een lengte richting van de trommel, en waarbij de freeshouders van naburige rijen onderling een middelpuntshoek vertonen.

Bij voorkeur is de middelpuntshoek groter is dan 10°, meer bij voorkeur groter dan 15°, met de meeste voorkeur 20°. Bij voorkeur strekt een basis van elke freeshouder, welke basis verbonden is met de mantel, zich over een minimale booglengte langs de mantel uit zodat een voorste rand van elke freeshouder ten minste gedeeltelijk een achterste rand van een freeshouder van een naburige rij overlapt, gezien in een vlak dwars op de rotatie-as.

Bij voorkeur is ter plaatse van het distaal uiteinde van de freeshouder een sleuf voorzien is waarin cen freeselement aanbrengbaar is, waarbij een wand van de sleuf voorzien is van ten minste één borggroef en waarbij het freeselement een doorvoeropening omvat die, wanneer het freeselement in de sleuf is aangebracht, voorzien is om gealigneerd te zijn met de ten minste ene borggroef, waarbij de freeshouder een bevestigingsmiddel omvat dat voorzien is om zich doorheen de doorvoeropening en de ten minste één borggroef uit te strekken teneinde het freeselement in de freeshouder te fixeren

Bij voorkeur is een breedte van een freeshouder kleiner is dan een breedte van de daarin omvatte freeselement.

Bij voorkeur omvatten de freeshouders van de rij die grenst aan een grondvlak van de trommel, freeselementen waarvan het aanslagvlak uitsteekt voorbij het grondvlak.

Volgens een derde aspect voorziet de uitvinding in een trommel, bij voorkeur voor gebruik in een inrichting zoals hierboven beschreven, met een mantel die langs de omtrek ervan voorzien is van ten minste drie rijen met elk zes freeshouders, waarbij de rijen op een afstand van elkaar liggen, gezien in een lengte richting van de trommel, en waarbij de freeshouders van naburige rijen onderling een middelpuntshoek vertonen.

Bij voorkeur is de middelpuntshoek groter is dan 10°, meer bij voorkeur groter dan 15°, met de meeste voorkeur 20°.

Bij voorkeur omvat elke freeshouder volgens het derde aspect ten minste één freeselement die zich weg van de mantel uitstrekt en een aanslagvlak heeft dat een hoek vertoont met een middellijn die de rotatie-as van de overeenkomstige trommel en een midden van de overeenkomstige freeshouder ter plaatste van de mantelomtrek snijdt.

Korte figuurbeschrijving Bovenstaande en andere voordelige eigenschappen en doelen van de uitvinding zullen duidelijker worden en de uitvinding zal beter begrepen worden aan de hand van de volgende gedetailleerde beschrijving wanneer deze wordt gelezen in combinatie met de tekeningen in bijlage, waarin: Figuur 1 een schematisch vooraanzicht is van een inrichting met een paar trommels; Figuur 2 een schematisch aanzicht, gezien in een vlak loodrecht op een rotatie-as van de trommel, is van een trommel volgens een uitvoeringsvorm met zes freeshouders met elk een freeselement waarvan een aanslagvlak cen hoek met een middellijn van de trommel vertoont; Figuur 3A een schematisch aanzicht is van de trommel in figuur 2 volgens een verdere uitvoeringsvorm; Figuur 3B een perspectief aanzicht is van de trommel volgens figuur 3A; Figuur 4 een schematische doorsnede, gezien in een lengterichting van de trommel, van een gedeelte van een freesframe met ruimerplaten volgens een uitvoeringsvorm.

Inde tekening is aan eenzelfde of analoog element eenzelfde verwijzingscijfer toegekend. Gedetailleerde uitvoeringsvormen De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van een in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.

Inde tekening laat: Figuur 1 een schematisch vooraanzicht zien van een inrichting 10 voor het vervaardigen van een verticale grondkering en/of fundering. De inrichting 10 is bij voorkeur een cutter soil mix, CSM, inrichting. Een CSM-inrichting heeft meerdere voordelen in vergelijking met een slibwandinrichting zoals hieronder verder zal worden verduidelijkt. De inrichting 10 omvat een gestel 20 met een in hoofdzaak verticaal beweegbaar uiteinde. De inrichting 10 omvat verder een freesframe 100 dat nabij het uiteinde is gemonteerd. Het beweegbaar uiteinde is bij voorkeur een in hoofdzaak verticale koker waaraan het freesframe 100 gemonteerd is. Een voorbeeld van dergelijke verticale koker is een Kelly-aandrijving. De benoeming Kelly-aandrijving verwijst naar een type aandrijving die gebruik maakt van een koker met pijpsectie met een veelhoekig, bv. drie-, vier-, zes- of achtzijdig of gegroefd buitenoppervlak, dat door een overeenkomstige veelhoekige of zogenaamde Kelly-bus passeert. De bus wordt geroteerd via de draaitafel. In een voorkeursuitvoeringsvorm waarin de inrichting een CSM- inrichting is, is de Kelly-aandrijving de starre verbinding tussen een palenmachine en het freesframe. Het freesframe wordt op deze manier star gemonteerd zodat afwijkingen die haaks staan op een neerwaartse bewegingsrichting vermeden worden. Het freesframe 100 is voorzien van ten minste één paar trommels 110 die elk roteerbaar zijn om een respectievelijke rotatie-as. De rotatie-assen van het ten minste ene paar trommels 110 liggen evenwijdig en op een afstand van elkaar zodat de trommels, gezien in een vlak loodrecht op de rotatic-assen, naast elkaar kunnen roteren. De rotatie-assen zijn nagenoeg loodrecht georiënteerd ten opzichte van een neerwaartse graafrichting. De rotatie-assen liggen bij voorkeur op eenzelfde hoogte ten opzichte van een grondoppervlak. Wanneer de trommels 110 een gelijke grootte hebben, verhindert een dergelijke opstelling dat een graafrichting van de inrichting afwijkt van een verticale richting. Verder zal duidelijk zijn dat meer dan één paar trommels voorzien kan worden, typisch wordt met twee paar trommels gewerkt. De verdere paren trommels liggen paarsgewijs evenwijdig aan elkaar, i.e. de rotatie-assen van elk paar trommels ligt evenwijdig. Verdere paren trommels worden in een verlengde van het eerste paar trommels gepositioneerd.

Een mantel 111, zie figuur 2, van elk van de trommels 110 is langs de omtrek ervan voorzien van ten minste één rij met ten minste zes freeshouders 120. De freeshouders 120 strekken zich weg van de mantel uit, meer bepaald strekken de freeshouders zich vanaf de mantel in een hoofdzakelijk radiale richting uit. Elke freeshouder 120 omvat ten minste één freeselement 130 dat zich weg van de mantel uitstrekt. De freeselementen 130 liggen op deze manier op een maximale afstand van de rotatic-as zodat de freeselementen steeds contact met de grond initiëren voor de freeshouder of trommel 110. De freeselementen 130 zijn in gericht om contact te maken met de grond. De freeselementen 130 kunnen hiertoe voorzien zijn van één of meer tanden om een penetratie in de grond te verbeteren. De freeselementen 130 kunnen verder voorzien van een verhard oppervlak zodat de slijtage aan de freeselementen wordt vertraagd. De freeselementen 130 hebben elk een aanslagvlak 131, zie figuur 2, dat een hoek à vertoont met een middellijn M die de rotatie-as van de overeenkomstige trommel en een midden van de overeenkomstige freeshouder ter plaatste van de mantelomtrek snijdt.

Figuur 1 toont verder dat het ten minste ene paar trommels roterend aandrijfbaar zijn, aangeduid met behulp van de pijlen die een rotatierichting aangeven. Het paar trommels 110 draait in tegenovergestelde richting ten opzichte van elkaar. Om eventuele afwijkingen van de trommels, gezien in dwarsrichting op de neerwaartse beweging, te corrigeren wordt met de twee trommels in eenzelfde richting gedraaid. De in de figuur links gemonteerde trommel 110 roteert bijvoorbeeld klokwijs terwijl de in de figuur rechts gemonteerde trommel 110 anti-klokwijs roteert. De rotatiebeweging van de trommels 110 in samenwerking met een neerwaartse beweging van het uiteinde resulteert in het een neerwaarts gerichte graafbeweging waarbij de freeselementen 130 de grond losmaken.

Figuur 2 toont een schematisch aanzicht van een trommel volgens een uitvoeringsvorm, gezien in een vlak loodrecht op een rotatie-as van de trommel. De trommel 110 is voorzien van zes freeshouder 120 die elk ten minste één freeselement 130 omvatten. Figuur 2 toont dat de zes freeshouders volgens een voorkeursuitvoeringsvorm gelijkmatig verdeeld over eenzelfde omtreklijn van de mantel 111 gepositioneerd zijn. Op deze manier maakt elk de freeselementen 130 een nagenoeg gelijkmatige hoeveelheid grond los. De freeselementen worden dus ook gelijkmatig belast en worden onderworpen aan gelijkmatige slijtage. Dit laat toe om de freeselementen op eenzelfde moment te onderhouden waarbij onverwachte onderhoudsbeurten vermeden worden.

Figuur 2 toont dat het aanslagvlak 131 van het freeselement 130 een hoek a vertoont met een middellijn M die de rotatie-as van de trommel 110 en een midden van de freeshouder 120, die het respectievelijke freeselement 130 omvat, ter plaatste van de mantelomtrek 111 snijdt. De middellijn M van de trommel is een fictieve lijn die de rotatie-as van de trommel 110 snijdt. Een diameter van de trommel 110 wordt bijvoorbeeld gemeten langs de middellijn 110. Het zal duidelijk zijn dat er een oneindig aantal middellijnen doorheen de rotatie-as van de trommel getekend kunnen worden. De freeshouder 120 heeft een proximaal uiteinde en een distaal uiteinde. De freeshouder 120 is met een basis daarvan ter plaatse van het proximaal uiteinde verbonden met de mantel 111. De freeshouder 120 kan bijvoorbeeld gefixeerd worden op de mantel door de basis op de mantel te lassen. Het midden van de basis van de freeshouder 120 ter plaatste van de mantel fungeert als tweede snijpunt van de respectievelijke middellijn M. De middellijn M die zowel door de rotatie- as van de trommel 110 gaat als door het midden van de freeshouder 120 ter plaatste van de mantelomtrek 111 fungeert als referentielijn om de hoek à te bepalen. Hoewel dit niet is getoond kunnen zes middellijnen getekend worden die zowel de rotatie-as als het midden van de basis van een overeenkomstige freeshouder 120 snijdt. Het aanslagval 131 van elk freeselement 130 vertoont een hoek met de middellijn M getekend door heen het midden van de overeenkomstige freeshouder 120. De hoek a is bij voorkeur groter dan 5°, bij voorkeur groter dan 7°, meer bij voorkeur groter is dan 10°. Op deze manier wordt het freeselement geïnclineerd ten opzichte van het manteloppervlak voorzien. Het freeselement 130 en meer bepaald het aanslagvlak 131 daarvan is bij voorkeur geïnclineerd volgends een rotatierichting van de trommel 110. Op deze manier verkleint een invalshoek van het freeselement 130 ten opzichte van de grond. De invalshoek wordt met andere woorden scherper. Dit heeft meerdere voordelen. De verkleinde invalshoek van het freeselement 130 resulteert in lagere interne stress in het freeselement 130 en de freeshouder 120. De levensduur van het freeselement 130 en de freeshouder 120 stijgt hierdoor. Verder, hoewel een resulterende opwaartse gerichte kracht onvermijdelijk is, is de opwaartse gerichte kracht noemenswaardig kleiner. De resulterende opwaartse kracht is namelijk recht evenredig met de invalshoek van het freeselement, en dus ook van de hoek a. Wanneer de invalshoek verkleint, door het aanslagvlak 131 onder de hoek a ten opzichte van de middellijn te voorzien, verkleint de opwaarts gerichte kracht. De inrichting, getoond in figuur 1, wordt dus minder hevig blootgesteld aan deze schadelijke, schokkende bewegingen waardoor de levensduur stijgt en de tijd tussen onderhoudsbeurten vergroot. De inrichting is dus productiever inzetbaar. De scherpe invalshoek laat ook een verbeterde penetratie toe in de grond. Zelfs bij hardere ondergronden laat het aanslagvlak 131 dat een hoek vertoont toe om het freeselement met minder kracht in de grond te laten penetreren. Alternatief of in combinatie kan de freeshouder ook een hoek vertonen met de middellijn, zie bijvoorbeeld figuur 3A.

Figuur 2 toont verder een voorkeursuitvoeringsvorm waarbij ter plaatse van het distaal uiteinde van de freeshouder 120 een sleuf (niet getoond) voorzien is waarin een freeselement 130 aanbrengbaar is. De sleuf fungeert als uitsparing in de freeshouder 120 waarin het freeselement 130 aanbrengbaar is. Een wand van de sleuf voorzien is van ten minste één borggroef. De borggroef kan verschillende vormen aannemen, gezien in een dwarsrichting daarvan, zo kan de borgroef ten minste een gedeeltelijk cirkelvormige dwarsdoorsnede hebben of een veelhoekige dwarsdoorsnede. Het freeselement 130 omvat een doorvoeropening omvat die, wanneer het freeselement 130 in de sleuf is aangebracht, voorzien is om gealigneerd te zijn met de ten minste ene borggroef. Een perifere wand van de doorvoeropening en de borggroef zijn dus bij voorkeur gealigneerd. De freeshouder 120 omvat verder een bevestigingsmiddel 121 dat voorzien is om zich doorheen de doorvoeropening en de ten minste één borggroef uit te strekken teneinde het freeselement in de freeshouder te fixeren. Een voorbeeld van een dergelijk bevestigingsmiddel 121 is bijvoorbeeld een pen. Het bevestigingsmiddel 121 kan voorzien zijn van een getapte draad welke overeenkomt met een getapte draad in de doorvoeropening en borggroef. Het bevestigingsmiddel 121 kan ook een slagpen zijn. Een voordeel hiervan is gebaseerd op het inzicht dat een freeselement 130 bij bekende inrichtingen op de freeshouder 130 wordt gelast. Het lassen is niet alleen arbeidsintensief bij het fixeren van het freeselement aan de freeshouder 120 maar bovendien moeilijk verwijderbaar bij het vervangen van de freeselementen, bijvoorbeeld voor onderhoud. De gevormde lasverbinding is bovendien gevoelig voor scheuren en roestvorming.

Door de sleuf is een freeselementen eenvoudig aanbrengbaar. De borggroef die samenwerkt met de doorvoeropening en het bevestigingsmiddel realiseren een eenvoudig aanbrengbare en verwijderbare verbinding. Dit vereenvoudigt het onderhoud van de freeselementen verder. Alternatief omvatten de freeselementen kegelvormige hardmetalen stiften die aan de achterzijde van het freeselement voorzien zijn van een schacht met borgring. Dergelijke freeselementen worden in een sleuf met borggroef geslagen. Door de slagactie zet de borgring zich in de borggroef uit waardoor het freeselementen gefixeerd wordt in de freeshouder.

Figuren 3A en 3B tonen respectievelijk een schematisch zijaanzicht en perspectief aanzicht van de trommel in figuur 2 volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm.

Volgens de verdere voorkeursuitvoeringsvorm in figuren 3A en 3B is de mantel 111 van de trommel 110 verder voorzien van ten minste drie rijen R1, R2, R3 met elk zes freeshouders 120/1, 120/2, 120/3, 120/4, 120/5, 120/6. Deze rijen met freeshouders worden als volgt in de figuren aangetoond: de eerste rij R1 met zes freeshouder wordt aangeduid met R1-120/1, … R1-120/6, etc.

Zoals getoond in figuur 3B liggen de rijen R1, R2, R3 op een afstand Xr van elkaar liggen, gezien in een lengterichting van de trommel, i.e. gemeten langs de rotatie-as. Figuren 3A en 3B tonen in het bijzonder dat de freeshouders 120 van naburige rijen R1, R2, R3 onderling een middelpuntshoek B vertonen. De middelpuntshoek B kan gemeten worden tussen een overeenkomstige voorste rand van de freeshouders zoals getoond in figuur 3B of, zoals getoond in figuur 3A kan de middelpuntshoek B gemeten worden tussen een overeenkomstig midden van de freeshouders R3-120/6; R2-120/6 ter plaatste van de mantel 111. Bij voorkeur is de middelpuntshoek groter is dan 10°, meer bij voorkeur groter dan 15°, met de meeste voorkeur 20° is. De trommels 110, en in bijzonder een snijvlak dat gevormd wordt door de freeselementen 130, heeft op deze wijze meer contactpunten met de grond. Elk freeselement maakt hierdoor weliswaar minder grond los maar de trommel zal in zijn geheel de grond op vlottere wijze los maken. Nadelige schokkende bewegingen worden op deze manier hoofdzakelijk vermeden. Figuren 3A en 3B tonen verder dat de proximale basis van elke freeshouder 120/1, 120/2, 120/3, 120/4, 120/5, 120/6 waarmee de freeshouder verbonden is met de mantel 111 zich bij voorkeur uitstrekt over een minimale booglengte 9 langs de mantelomtrek 111. Een voorste rand 122 van elke freeshouder 120/1, 120/2, 120/3, 120/4, 120/5, 120/6 overlapt op deze manier ten minste gedeeltelijk een achterste rand 123 van een freeshouder van een naburige rij, gezien in een vlak loodrecht op de rotatie-as. In figuur 3b overlapt de voorste rand 122 van freeshouder 120/1 van de eerste rij R1 een achterste rand 123 van freeshouder 120/1 van de tweede rij R2. Een voordeel hiervan is gebaseerd op het inzicht dat losgemaakte grond mee met een rotatiebeweging van de trommel 111 beweegt. De grond kan op deze manier vermengd worden. Doordat de freeshouders 120 onderling gedeeltelijk overlappen wordt een bewegingsvrijheid van de grond beperkt. De beperkte bewegingsvrijheid verhindert dat losgemaakt grond weggeduwd wordt. De losgemaakte grond wordt op deze manier beter verbrijzeld en heeft dus minder de neiging om samen geklonterd te blijven. De losgemaakte grond wordt ook dichter bij de trommel gehouden waardoor in situ vermengen van de grond ter plaatste van de trommels wordt verbeterd. De freeshouders vertonen ook een hoek met de middellijngemeten ten opzichte van een middellijn van de freeshouder zelf. Dergelijke voorkeursuitvoeringsvorm voorziet in een grotere onderlinge overlap van de freeshouders.

Figuur 4 toont een schematische doorsnede, gezien in een lengterichting van de trommel, van een gedeelte van een freesframe 100 met ruimerplaten 140 volgens een uitvoeringsvorm.

Figuur 4 toont drie rijen R, R2, R3 freeshouders 120 met elk een freeselement 130. Figuur 4 toont meer bepaald dat een breedte van een freeshouder 120 kleiner is dan een breedte van het aanslagvlak van het freeselement 130. Doordat het aanslagvlak breder is dan de freeshouder 120 wordt slechts het freeselement onderworpen aan initieel contact tijdens het losmaken van de grond. De freeshouder wordt op deze manier gevrijwaard van direct contact met de vaste grond.

De freeshouder ondervindt dus minder stress tijdens het losmaken van de grond. De levensduur van de freeshouder, en in het bijzonder de trommel, wordt op deze manier verbeterd.

Figuur 4 toont verder dat de rijen op een afstand Xr van elkaar liggen. De afstand is bij voorkeur ten minste 65 mm.

Tussen de naburige rijen R1, 2; R2, R3 omvat het freesframe 100 bij voorkeur ten minste één ruimerplaat 140 tussen elke rij omvat. De ruimerplaat 140 is op een afstand van elk van de freeselementen aangebracht en strekt zich uit tot aan een maximale radiale afstand van de mantel

110. Grond kan zich tussen de rijen fixeren en een verstopping teweegbrengen. Dergelijke verstopping is hinderlijk voor de neerwaartse beweging van het freesframe 110 en kan de neerwaartse beweging zelfs geheel verhinderen. De ruimerplaat 140 vermijdt dat grond de rijen blokkeert of verstopt. De ruimerplaten 140 realiseren verder ook een verbeterde vermenging van de grond, in het bijzonder wanneer de inrichting een CSM-inrichting is. Alternatief of in combinatie met ruimerplaten kan het bindmiddel onder hoge druk, bijvoorbeeld meer dan 200 bar, geïnjecteerd worden tussen de trommels. Daartoe kan een injectieinrichting voorzien zijn die bindmiddel injecteert. De injectieinrichting kan voorzien zijn aan het freesframe en omvat ten minste één injectiespuit per trommel. De injectiespuit is gericht naar trommels. Op deze manier worden de trommels enerzijds gekuist door het bindmiddel en anderzijds wordt bindmiddel verschaft voor in situ hydraulische menging met de grond.

Volgens de voorkeursuitvoeringsvorm in figuur 4 steekt het aanslagvlak van de freeselementen die grenzen aan een grondvlak van de trommel zich uit voorbij het grondvlak. Meer bepaald strekken de aanslagvlakken van de freeselementen 130 van rij R1 en R3 zich uit voorbij het grondvlak waaraan deze grenzen. Op deze manier wordt tijdens het losmaken van de grond een marge voorzien tussen de harde grond en de trommel. Het grondvlak van de trommel wordt op deze manier gevrijwaard van direct contact met de vaste grond. De marge laat toe dat de trommel relatief vrij roteerbaar is in de grond zonder dat de trommel wordt gekneld in de grond.

Op basis van de beschrijving hierboven zal de vakman begrijpen dat de uitvinding op verschillende manieren en op basis van verschillende principes kan uitgevoerd worden. Daarbij is de uitvinding niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvormen. De hierboven beschreven uitvoeringsvormen, alsook de figuren zijn louter illustratief en dienen enkel om het begrip van de uitvinding te vergroten. De uitvinding zal daarom niet beperkt zijn tot de uitvoeringsvormen die hierin beschreven zijn, maar wordt gedefinieerd in de conclusies.

Claims (18)

Conclusies

1. Een inrichting (10) voor het vervaardigen van een verticale grondkering en/of fundering, omvattende: — een gestel (20) met een in hoofdzaak verticaal beweegbaar uiteinde; — een freesframe (100) dat nabij het uiteinde gemonteerd is, waarbij het freesframe voorzien is van ten minste één paar trommels (110) die elk roteerbaar zijn om een respectievelijke rotatie-as, waarbij de rotatie-assen van het ten minste ene paar trommels (110) evenwijdig en op een afstand van elkaar liggen zodat de trommels, gezien in een vlak loodrecht op de rotatie-assen, naast elkaar kunnen roteren, waarbij een mantel (111) van elk van de trommels langs de omtrek ervan voorzien is van ten minste één Tij met ten minste zes freeshouders (120) die zich vanaf de mantel in een hoofdzakelijk radiale richting uitstrekken, waarbij elke freeshouder (120) ten minste één freeselement (130) omvat dat zich weg van de mantel uitstrekt en een aanslagvlak (131) heeft dat een hoek (à) vertoont met een middellijn (M) die de rotatie-as van de overeenkomstige trommel en een midden van de overeenkomstige freeshouder ter plaatste van de mantelomtrek snijdt, waarbij een breedte van de freeshouder kleiner is dan een breedte van het aanslagvlak van het freeselement; waarbij het ten minste één paar trommels roterend aandrijfbaar zijn voor het losmaken van grond terwijl het uiteinde in de grond wordt gedreven; waarbij ter plaatse van het distaal uiteinde van de freeshouder (120) een sleuf voorzien is waarin een freeselement (130) aanbrengbaar is, waarbij een wand van de sleuf voorzien is van ten minste één borggroef en waarbij het freeselement (130) een doorvoeropening omvat die, wanneer het freeselement in de sleuf is aangebracht, voorzien is om gealigneerd te zijn met de ten minste ene borggroef, waarbij de freeshouder verder een bevestigingsmiddel (121) omvat dat voorzien is om zich doorheen de doorvoeropening en de ten minste één borggroef uit te strekken teneinde het freeselement in de freeshouder te fixeren.

2. De inrichting volgens de voorgaande conclusie, waarbij de hoek (0) groter is dan 5°, bij voorkeur groter is dan 7°, meer bij voorkeur groter is dan 10°.

3. De inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de ten minste zes freeselementen gelijkmatig verdeeld over eenzelfde omtreklijn van de mantel gepositioneerd zijn.

4. De inrichting (10) volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de mantel (111) verder voorzien is van ten minste drie rijen (R1, R2, R3) met elk zes freeshouders (120/1, 120/2, 120/3, 120/4, 120/5, 120/6), waarbij de rijen op een afstand (Xr) van elkaar liggen, gezien in een lengterichting van de trommel, en waarbij de freeshouders van naburige rijen onderling een middelpuntshoek (B) vertonen, gemeten tussen een overeenkomstige voorste rand van de freeshouders.

5. De inrichting (10) volgens de voorgaande conclusie, waarbij de middelpuntshoek (B) groter is dan 10°, meer bij voorkeur groter dan 15°, met de meeste voorkeur 20° is.

6. De inrichting (10) volgens één der conclusies 4-5, waarbij een proximale basis (121) van elke freeshouder waarmee de freeshouder verbonden is met de mantel zich over een minimale booglengte (9) langs de mantelomtrek uitstrekt zodat een voorste rand (122) van elke freeshouder ten minste gedeeltelijk een achterste rand (123) van een freeshouder van een naburige rij overlapt, gezien in een vlak loodrecht op de rotatie-as.

7. De inrichting (10) volgens één der conclusies 4-6, waarbij het freesframe verder ten minste één ruimerplaat (140) tussen elke rij omvat, waarbij de ruimerplaat op een afstand van elk van de freeselementen is aangebracht en zich uitstrekt tot aan een maximale radiale afstand van de mantel.

8. De inrichting (10) volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de freeshouders van de rij (R1, R3) die grenst aan een grondvlak van de trommel, freeselementen omvatten waarvan het aanslagvlak uitsteekt voorbij het grondvlak.

9. De inrichting (10) volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het verticaal beweegbaar uiteinde een in hoofdzaak verticale koker is waaraan het freesframe is gemonteerd.

10. De inrichting volgens één der voorgaande conclusies, verder omvattende een specie- injectie-inrichting die voorzien is in het freesframe en ingericht is om een specie tijdens het losmaken van de grond tussen de trommels te injecteren.

11. De inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het ten minste één paar trommels in tegenovergestelde richting roterend aandrijfbaar zijn.

12. Een trommel (110) voor gebruik in een inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met een mantel (111) die langs de omtrek ervan voorzien is van ten minste één rij met ten minste zes freeshouders (120) die zich vanaf de mantel in een hoofdzakelijk radiale richting uitstrekken, waarbij elke freeshouder (120) ten minste één freeselement (130) omvat dat zich weg van de mantel uitstrekt en een aanslagvlak (131) heeft dat een hoek (0) vertoont met een middellijn (M) die de rotatie-as van de overeenkomstige trommel en een midden van de overeenkomstige freeshouder ter plaatste van de mantelomtrek snijdt, waarbij een breedte van de freeshouder kleiner is dan een breedte van het aanslagvlak van het freeselement, en waarbij ter plaatse van het distaal uiteinde van de freeshouder (120) een sleuf voorzien is waarin een freeselement (130) aanbrengbaar is, waarbij een wand van de sleuf voorzien is van ten minste één borggroef en waarbij het freeselement (130) een doorvoeropening omvat die, wanneer het freeselement in de sleuf is aangebracht, voorzien is om gealigneerd te zijn met de ten minste ene borg groef, waarbij de freeshouder verder een bevestigingsmiddel (121) omvat dat voorzien is om zich doorheen de doorvoeropening en de ten minste één borggroef uit te strekken teneinde het freeselement in de freeshouder te fixeren.

13. De trommel (110) volgens de voorgaande conclusie, waarbij de hoek (a) groter is dan 5°, bij voorkeur groter is dan 7°, meer bij voorkeur groter is dan 10°.

14. De trommel (110) volgens één der conclusies 12-13, waarbij de ten minste zes freeselementen gelijkmatig verdeeld zijn over eenzelfde omtreklijn van de mantel gepositioneerd zijn.

15. De trommel (110) volgens één der conclusies 12-14, waarbij de mantel (11) verder voorzien is van ten minste drie rijen (R1, R2, R3) met elk zes freeshouders (120/1, 120/2, 120/3, 120/4, 120/5, 120/6), waarbij de rijen op een afstand (Xr) van elkaar liggen, gezien in een lengte richting van de trommel, en waarbij de freeshouders van naburige rijen onderling een middelpuntshoek (B) vertonen.

16. De trommel (110) volgens de voorgaande conclusie, waarbij de middelpuntshoek (B) groter is dan 10°, meer bij voorkeur groter dan 15°, met de meeste voorkeur 20° is.

17. De trommel (110) volgens één der conclusies 15-16, waarbij een basis (121) van elke freeshouder, welke basis verbonden is met de mantel, zich over een minimale booglengte (6) langs de mantel uitstrekt zodat een voorste rand (122) van elke freeshouder ten minste gedeeltelijk een achterste rand (123) van een freeshouder van een naburige rij overlapt, gezien in een vlak dwars op de rotatie-as.

18. De trommel (110) volgens één der conclusies 12-17, waarbij de freeshouders van de rij (R1, R3) die grenst aan een grondvlak van de trommel, freeselementen omvatten waarvan het aanslagvlak uitsteekt voorbij het grondvlak.