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Die Erfindung betrifft eine Bodenfräsmaschine, insbesondere eine Straßenfräse, zum Abtragen von Bodenmaterial sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Bodenfräsmaschine.
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Die Erfindung befasst sich allgemein mit der Staubbekämpfung im Arbeitsbetrieb einer Bodenfräsmaschinemaschine, insbesondere im Umgebungsbereich des Maschinenführers. Dies ist beispielsweise in der
DE 10 2012 022 879 B4 näher beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird. Die während des Arbeitsbetriebs solcher Bodenfräsmaschinen entstehende Staubbelastung ist für den Maschinenführer sowie für in unmittelbarer Nähe der Baumaschine befindliche Personen aus sicherheitstechnischen und gesundheitlichen Gründen nachteilig. Es besteht daher ein Bestreben, die Staubemission einer im Arbeitsbetrieb befindlichen Bodenfräsmaschine möglichst zu reduzieren bzw. zumindest insbesondere den Maschinenführer von einer übermäßigen Staubbelastung zu entlasten. Eine besonders intensive Staubentwicklung tritt insbesondere bei Bodenfräsmaschinen vom Typ Straßenfräse, insbesondere Straßenkaltfräse, und sogenannten Surface-Minern auf. Derartige Bodenfräsmaschinen umfassen einen Maschinenrahmen mit einem Fahrwerk, eine am Maschinenrahmen gelagerte, innerhalb eines Fräswalzenkastens angeordnete Fräswalze, eine Transporteinrichtung mit wenigstens einem Förderband, das an dem Maschinenrahmen angeordnet ist und das zum Abtransport von abgetragenen Bodenmaterial, dem Fräsgut, in einer Förderrichtung weg von der Fräswalze hin zu einer Abwurfstelle ausgebildet ist. Bodenfräsmaschinen der gattungsgemäßen Art weisen somit wenigstens eine Fräswalze als Arbeitseinrichtung auf, die mit ihrer Rotationsachse horizontal und quer zur Arbeitsrichtung rotierend Bodenmaterial auffräst. Das Fräsgut wird anschließend aus dem Fräswalzenkasten heraus, in dessen Innerem die Fräswalze angeordnet ist, über eine Transporteinrichtung, üblicherweise umfassend wenigstens ein Förderband, von der Fräswalze weg in Förderrichtung hin zu einer Übergabestelle abtransportiert, bei der das Fräsgut beispielsweise in ein Transportmittel, insbesondere einen Lastkraftwagen, oder auf den Bodenuntergrund neben der Baumaschine abgeworfen wird. Die Förderrichtung bezeichnet vorliegend somit die Transportrichtung des Fräsguts von der Fräswalze weg. Zentrale Stelle der Staubentwicklung ist insbesondere der Bereich der Fräswalze bzw. des Fräswalzenkastens mit der darin angeordneten rotierenden Fräswalze sowie die Transporteinrichtung. Typische Bodenfräsmaschinen sind Straßenfräsen, Stabilisierer, Recycler oder Surface-Miner.
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Im Stand der Technik sind für Bodenfräsmaschinen bereits Absaugeinrichtungen bekannt, die einen Unterdruck im Fräswalzenkasten erzeugen und von dort die während der Fräsarbeiten entstehenden Stäube und Dämpfe absaugen. Dazu ist eine an den Kanal über eine Absaugöffnung angeschlossene Absaugeinrichtung zum Absaugen von Staub vorhanden, wobei die Absaugöffnung zwischen dem Kanaleingang und dem Kanalausgang angeordnet ist. Bevorzugt ist die Absaugöffnung in der Nähe des Kanaleingangs angebracht. Eine solche Baumaschine ist beispielweise in der
DE 102 23 819 A1 beschrieben, die hiermit zum Aufbau und zur Funktionsweise einer gattungsgemäßen Baumaschine in Bezug genommen wird. Um ein Ansaugen von Luft über den Kanalausgang zur Absaugöffnung hin zu verhindern, ist dort die Anbringung von Gummimatten am Kanalausgang beschrieben, die den Kanalausgang in Förderrichtung nach außen hin zumindest teilweise abdichten. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Gummimatten äußerst verschleißanfällig sind, insbesondere auch aufgrund der scharfkantigen Beschaffenheit des Fräsguts. Eine alternative, praktisch verschleißfreie Möglichkeit ist in der
DE 10 2012 022 879 B4 beschrieben, wonach eine Sperrströmung mit einer Fluidausströmeinrichtung erzeugt wird, um eine definierte Strömungsführung der staubbelasteten Luft zu ermöglichen.
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Die bekannten Möglichkeiten zur Reduktion der Staubemission einer Bodenfräsmaschine sind allerdings noch unbefriedigend. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, die Staubemission bei einer gattungsgemäßen Bodenfräsmaschine weiter zu senken.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Bodenfräsmaschine sowie einem Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung liegt darin, einen Elektroabscheider an der Bodenfräsmaschine vorzusehen, über den während des Fräsbetriebs und/oder während des Transportes von Fräsgut entstehender Staub aus der staubbelasteten Luft abscheidbar ist. Unter einem Elektroabscheider bzw. Elektrofilter wird vorliegend allgemein eine Einrichtung verstanden, die eine Abscheidung von Partikeln aus der Luft mithilfe des elektrostatischen Prinzips ermöglicht. Dabei erfolgt die Aufladung der Staubpartikel und anschließende Abscheidung in im Stand der Technik an sich grundsätzlich bekannter Weise. Der Vorteil der Verwendung eines Elektroabscheiders im vorliegenden Fall liegt darin, dass insbesondere auch in Bezug auf den Feinstaubanteil erheblich verbesserte Filterergebnisse erreicht werden können und auf diese Weise die Staubbelastung des Bedieners der Bodenfräsmaschine und umstehender Personen gesenkt werden kann. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass sich der Elektroabscheider besonders günstig in eine Bodenfräsmaschine integrieren und dort auch zuverlässig betreiben lässt. Gleichzeitig sind die Abscheideergebnisse sehr gut, so dass mithilfe der erfindungsgemäßen Anordnung eine besonders effiziente Staubreduktion möglich ist. Ein Elektroabscheider an sich ist beispielsweise in der
WO2013/070078 A1 beschreiben, auf die hiermit Bezug genommen wird.
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Es ist bevorzugt, wenn der Elektroabscheider dort oder zumindest in der Nähe angeordnet ist, wo die Staubbelastung entsteht bzw. im Vergleich zum Umfeld verhältnismäßig hoch ist. Grundsätzlich ist es somit beispielsweise möglich, den Elektroabscheider nahe beim Fräswalzenkasten, beispielsweise im Austrittsbereich des Fräsgutes aus dem Fräswalzenkasten, anzuordnen. Besonders bevorzugt ist es allerdings, wenn der Elektroabscheider an der Transporteinrichtung, insbesondere an einem Anhängerförderband, angeordnet ist. Die Transporteinrichtung schließt sich in Bezug auf den Materialfluss des erzeugten Fräsgutes an die Fräswalze bzw. den Fräswalzenkasten an, sodass die Staubbelastung in diesem Bereich in der Regel ebenfalls vergleichsweise hoch ist. Darüber hinaus eignet sich die Transporteinrichtung und insbesondere das Anhängeförderband auch aus platztechnischen Gründen besonders bevorzugt zur Anordnung des Elektroabscheiders, zumal der Elektroabscheider an dieser Stelle auch von außen, beispielsweise zu Wartungs- und/oder Reinigungszwecken, gut zugänglich ist. Dieser Bereich eignet sich ferner insbesondere auch zur Anbringung eines nachgerüsteten Elektroabscheiders.
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Konkret kann die Transporteinrichtung ein Übergabeförderband und in Förderrichtung dahinter ein Verladeförderband umfassen. Das Übergabeförderband ist dabei häufig im Inneren der Bodenfräsmaschine angeordnet, wohingegen es sich bei dem Verladeförderband regelmäßig um ein sogenanntes Anhängeförderband handelt, welches an den Maschinenrahmen der Bodenfräsmaschine angehängt wird. Mit dem Übergabeförderband erfolgt primär die Förderung des Fräsgutes von der Fräswalze bzw. vom Fräswalzenkasten weg zu dem in Förderrichtung nachgeschalteten Verladeförderband. Mit dem Verladeförderband erfolgt dagegen die tatsächliche Verladung des Fräsgutes, beispielsweise auf ein entsprechendes Transportfahrzeug. Zu Transportzwecken ist es ferner vorteilhaft, wenn die Bodenfräsmaschine insgesamt in Bezug auf ihre Längserstreckung möglichst klein ist. Es ist im Stand der Technik dazu bekannt, das Verladeförderband faltbar mit einem Maschinenteil und einem Faltteil auszubilden, wobei der Faltteil an den Maschinenteil, insbesondere vorzugsweise von unten kommend, faltbar ist. Das Verladeförderband ist mit anderen Worten über den Maschinenteil mit der übrigen Bodenfräsmaschine verbunden und der Faltteil bildet den zu Transportzwecken einfaltbaren Abwurfbereich des Verladeförderbandes. Es ist nun bevorzugt, wenn der Elektroabscheider am Verladeförderband und ganz besonders, wenn ein faltbares Verladeförderband verwendet wird, am Maschinenteil des Verladeförderbandes angeordnet ist. Diese Stelle eignet sich einerseits aus Platzgründen besonders zur Anordnung dieses zusätzlichen Moduls. Andererseits hat sich herausgestellt, dass die Anordnung an dieser Stelle besonders geeignet zur Führung der staubbelasteten Luft ist und eine ausreichende Reduktion der Staubbelastung, insbesondere im Bereich eines Fahrstandes der Bodenfräsmaschine sowie im Abwurfbereich des Verladeförderbandes, ermöglicht. Aus Sicht- und Gewichtsverteilungsgründen ist es dabei ferner ideal, wenn das Verladeförderband derart ausgebildet ist, dass der Faltteil von unten an den Maschinenteil faltbar ist und der Elektroabscheider entsprechend oben auf dem Maschinenteil angebracht wird.
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Um eine definierte Führung der während des Fräsprozesses entstehenden staubbelasteten Luft zu ermöglichen, ist bevorzugt eine Pumpeinrichtung, insbesondere eine Saugeinrichtung, vorgesehen, mit der die staubbelastete Luft förderbar ist. Derartige Pumpeinrichtungen, beispielsweise entsprechende Gebläse, sind vom Grundsatz her im Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise in der
DE 10223819 A1 und
DE 10 2012 022 879 B4 offenbart. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass die Pumpeinrichtung, insbesondere in Form einer Saugeinrichtung, derart ausgebildet ist, dass sie dem Elektroabscheider staubbelastete Luft zuführt. Dadurch ist es insbesondere möglich, eine gezielte Staubabsaugung aus staubbelasteten Bereichen und Führung der staubbelastetem Luft hin zum Elektroabscheider zu erreichen, um eine besonders effiziente Abscheidung von Staubpartikeln aus der Luft zu ermöglichen.
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In der konkreten Ausführung der Strömungsführung der staubbelastetem Luft kann auf verschiedene Alternativen zurückgegriffen werden. Bevorzugt ist es, wenn ein Strömungsschacht vorhanden ist, durch den hindurch die staubbelastete Luft mithilfe der Pumpeinrichtung geführt wird. Ein Strömungsschacht bezeichnet somit einen kanalartigen Strömungsführungsabschnitt, umfassend einen Lufteingang, eine Entstaubungsstrecke und einen Luftausgang. Der Elektroabscheider ist nun zumindest teilweise und insbesondere mit wenigstens einer Aufladestufe und wenigstens eine Abscheidestufe innerhalb dieses Strömungsschachts angeordnet. Die Aufladestufe des Elektroabscheiders bezeichnet denjenigen Bereich, der für die elektrostatische Aufladung der Staubpartikel verantwortlich ist. Die Abscheidestufe bezeichnet dagegen denjenigen Teil des Elektroabscheiders, von dem die elektrostatisch aufgeladenen Staubpartikel angezogen und an diesem abgeschieden werden.
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Grundsätzlich ist es möglich, den Strömungsschacht beispielsweise als Umhausung wenigstens eines Teils der Transporteinrichtung auszuführen. Auf diese Weise kann eine besonders kompakte Gesamtausbildung von Transporteinrichtung und Elektroabscheider erhalten werden. Der Förderkanal der Transporteinrichtung und der Strömungsschacht des Elektroabscheiders bilden dann einen gemeinsamen Raum. Es ist jedoch bevorzugt, wenn der Strömungsschacht wenigstens teilweise räumlich getrennt von einem das Förderband umgebenden Förderkanal ausgebildet ist. Auf diese Weise erfolgen der Transport des Fräsgutes und die Abscheidung von Staubpartikeln aus der staubbelasteten Luft somit in verschiedenen Kompartimenten. Dadurch kann beispielsweise einerseits die Abscheiderate des Elektroabscheiders verbessert und andererseits eine Beschädigung des Elektroabscheiders durch das Fräsgut zuverlässig verhindert werden.
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Der Strömungsschacht des Elektroabscheiders ist bevorzugt derart ausgebildet, dass er ausgangsseitig in den Förderkanal, insbesondere oberhalb des Förderbandes, mündet. Die staubbelastete Luft wird somit zunächst abgesaugt, beispielsweise im Bereich des Fräswalzenkastens und/oder des Übergabeförderbandes, abgezweigt und dem Elektroabscheider zugeführt. Nach der Passage des Elektroabscheiders wird die nunmehr gereinigte Luft wieder dem Förderkanal, insbesondere oberhalb des Förderbandes, zugeführt. Auf diese Weise ist kein separater Luftauslass an der Bodenfräsmaschine für die aufgereinigte Luft erforderlich und sie kann insbesondere ausgangsseitig des Förderkanals zusammen mit dem Fräsgut ausgeblasen werden.
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Ideal ist es, wenn der Strömungsschacht des Elektroabscheiders auf dem Förderkanal der Transporteinrichtung angeordnet ist bzw. auf diesen aufgesetzt ist. Der Strömungsschacht des Elektroabscheiders bildet dann eine kompakte Baueinheit mit dem Förderkanal der Transporteinrichtung.
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Bevorzugt ist der Elektroabscheider derart ausgebildet, dass die Aufladestufe eine Anode, insbesondere in Form einer Koronaelektrode (corona electrode), und die Abscheidestufe eine Kathode ist. Die elektrostatische Aufladung der Staubpartikel erfolgt somit bevorzugt derart, dass diese positiv aufgeladen werden. Diese Art der Aufladung hat sich für die vorliegende Anwendung als besonders effizient erwiesen. Die Abscheidestufe ist entsprechend bevorzugt negativ geladen. Auf diese Weise erfolgt eine besonders effiziente Agglomeration der Staubpartikel sowie anschließende Abscheidung auf der Abscheidestufe.
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Grundsätzlich ist es möglich, die Abscheidestufe nach Belieben an die jeweiligen Raumbedingungen anzupassen. Bevorzugt ist es dabei, wenn die Abscheidestufe möglichst großflächig ausgebildet ist, um eine effiziente Abscheidung der aufgeladenen Staubpartikel zu ermöglichen. Optimal ist es, wenn die Abscheidestufe ein, insbesondere als Strömungsschacht ausgebildetes, Gehäuse, zumindest Innengehäuse, des Elektroabscheiders ist. Die Abscheidestufe erfüllt bei dieser Ausführungsform somit eine Doppelfunktion. Neben einer vergleichsweise großen Abscheidefläche bildet sie gleichzeitig zumindest einen Teil des Gehäuses des Elektroabscheiders.
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Auch im Hinblick auf die konkrete Ausgestaltung der Aufladestufe kann auf eine Vielzahl von Varianten zurückgegriffen werden. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Aufladestufe ein Draht, ein Drahtgeflecht oder auch eine plattenartige Struktur ist. Wesentlich ist dabei, dass bestimmte Mindestabstände zur Abscheidestufe eingehalten werden, um möglichst einen Überschlag zwischen Aufladestufe und Abscheidestufe zu verhindern. Bevorzugt ist es ferner, wenn sich die Aufladestufe in Längsrichtung der Abscheidestufe, insbesondere entlang des Strömungsschachtes, erstreckt. Auf diese Weise ist es möglich, die von der staubbelastetem Luft zu passierende Aufladestrecke zu maximieren und dadurch optimale Abscheideraten zu erreichen. Dies bedeutet somit, dass sich die Aufladestufe bevorzugt in Strömungsrichtung der staubbelastetem Luft erstreckt. Die Aufladestufe kann zudem ergänzend oder alternativ derart ausgebildet sein, dass sie wenigstens einen Teilbereich umfasst, der im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung der staubbelastetem Luft verläuft. Die Aufladestufe stellt dann eine Art Strömungshindernis und/oder Verwirbelungsstufe dar, wodurch ebenfalls eine hohe Ionisierungsrate der Staubpartikel in der staubbelasteten Luft sichergestellt wird.
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Im laufenden Betrieb der Bodenfräsmaschine und insbesondere des Elektroabscheiders erfolgt somit eine Abscheidung von Staubpartikeln im Elektroabscheider, insbesondere an der Abscheidestufe. Um die Effizienz des Elektroabscheiders möglichst optimal zu halten, ist es nun wichtig, dass der Elektroabscheider in regelmäßigen Abständen gereinigt wird, da an der Abscheidestufe abgeschiedene Staubpartikel beispielsweise isolierend wirken. Hierzu ist es grundsätzlich möglich, dies beispielsweise manuell, durch Unterbrechung des Arbeitsprozesses, durchzuführen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn der Elektroabscheider eine Reinigungseinrichtung umfasst, mit der am Elektroabscheider anhaftendes Material von diesem entfernbar ist. Der Vorteil der Reinigungseinrichtung liegt darin, dass die Reinigung des Elektroabscheiders beispielsweise automatisch und/oder ohne aufwändige manuelle Arbeiten durchgeführt werden kann. Die Reinigungseinrichtung kann dazu beispielsweise eine Ausschalteinrichtung aufweisen, über die an der Abscheidestufe und der Aufladestufe anliegende Spannungen während des Betriebs der Fördereinrichtung abgeschaltet werden. Der Elektroabscheider wird dann mithilfe der Pumpeinrichtung freigeblasen. Dieser Effekt kann weiter verstärkt werden, wenn mithilfe der Pumpeinrichtung beispielsweise ein Druckimpuls erzeugt werden kann. Ergänzend oder alternativ kann auch mithilfe einer Umpoleinrichtung eine intervallartige und/oder kurzfristige Umpolung der Abscheidestufe und der Aufladestufe erfolgen, um anhaftendes Material aufzulockern und zu lösen. Der Elektroabscheider kann auch eine separate Reinigungseinrichtung mit beispielsweise Reinigungsdüsen, insbesondere für Luft und/oder Wasser, aufweisen, deren Betätigung eine Beaufschlagung der Aufladestufe und/oder Abscheidestufe mit Druckluft und/oder Wasser auslöst. Wasser hat hier den Vorteil, dass es die abgeschiedenen Staubpartikel bindet. Eine weitere Möglichkeit besteht in einer mechanisch wirkenden Reinigungseinrichtung, mit der auf der Abscheidestufe abgeschiedene Staubpartikel entfernt werden. Dies kann beispielweise eine Rüttel- und/oder Klopfeinrichtung sein, insbesondere mithilfe eines motorisch betriebenen Stößels und/oder Exzenters, so dass das abgeschiedene Staubmaterial von der Abscheidestufe abgeschlagen wird. Auch eine Abschab- und/oder Bürsteinrichtung ist möglich.
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Grundsätzlich ist es möglich, das mithilfe der Reinigungseinrichtung entfernte Staubmaterial beispielsweise aus dem Elektroabscheider auszublasen. Eleganter ist es jedoch, wenn die Reinigungseinrichtung eine Auswurföffnung oder -klappe aufweist, durch die hindurch von der Abscheidestufe abgereinigtes Material aus dem Elektroabscheider, insbesondere auf das Förderband, entfernbar ist. Mithilfe der Auswurföffnung und -klappe wird somit eine Verbindung zwischen dem Elektroabscheider und dem Förderband erhalten, über die das abgeschiedene Staubmaterial wieder dem Förderband zugeführt werden kann. Die Auswurföffnung oder -klappe ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass von der Abscheidestufe gelöstes Material durch diese hindurch auf das Förderband fällt. Damit ist sichergestellt, dass das abgereinigte Staubmaterial zusammen mit dem übrigen Fräsgut verladen wird.
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Teil des Elektroabscheiders ist bevorzugt ferner ein Gehäuse mit wenigstens einer Wartungsklappe, durch die hindurch der Zugriff auf den Innenraum des Elektroabscheiders, insbesondere die Aufladestufe und/oder die Abscheidestufe, möglich ist. Die Wartungsklappe ist somit im regulären Betrieb des Elektroabscheiders geschlossen. Die Wartungsklappe ermöglicht somit einen Zugriff von außen auf den Innenraum des Elektroabscheiders, beispielsweise zu Reinigung- und/oder Wartungszwecken.
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Bevorzugt ist es, wenn ein Schließzustandsensor vorhanden ist, über den der Schließzustand der Wartungsklappe überwachbar ist. Ein solcher Schließzustandsensor kann beispielsweise ein Kontaktschalter, insbesondere ein Reedkontaktschalter, oder Ähnliches sein, der bei geschlossener Wartungsklappe betätigt wird. Der Schließzustandsensor steht vorzugsweise mit einer Steuereinheit in Verbindung. Die Steuereinheit ist derart ausgebildet, dass sie verhindert, dass die Abscheidestufe und/oder Aufladestufe bei geöffneter Wartungsklappe mit elektrischer Energie versorgt werden. Dadurch kann die Sicherheit für das Bedienpersonal gesteigert werden.
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Grundsätzlich ist es möglich, zur Versorgung des Elektroabscheiders mit elektrischer Energie auf eine eigene Energiequelle, wie beispielsweise eine Batterie, zurückzugreifen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn der Elektroabscheider zur Versorgung mit elektrischer Energie an das Bordnetz der Bodenfräsmaschine angeschlossen ist. Dies erfolgt idealerweise unter Zwischenschaltung eines Wandlers.
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Von der Erfindung mit umfasst sind ferner Ausführungsformen, bei denen wenigstens zwei Elektroabscheider parallel geschaltet sind bzw. wenigstens zwei Strömungsschächte vorgesehen sind. Auf diese Weise können die Abscheideergebnisse weiter verbessert werden.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass weitere Reinigungsstufen ergänzend zum Elektroabscheider vorgesehen sind. So ist es beispielsweise möglich, insbesondere in Strömungsrichtung der staubbelasteten Luft vor dem Elektroabscheider, einen Fliehkraftabscheider vorzusehen, mit dem gröbere Partikel vor dem Elektroabscheider aus der staubbelasteten Luft entfernbar sind. Ergänzend oder alternativ ist es auch möglich, zusätzlich zum Elektroabscheider eine Wasserberieselungseinrichtung vorzusehen. Diese ist insbesondere in Bezug auf die Strömungsrichtung der durch die Pumpeinrichtung bewegten Luft im Bereich hinter dem Elektroabscheider, ganz besonders im Bereich des Verladeförderbandes, angeordnet. Mithilfe der Wasserberieselungseinrichtung kann eine Art Wasserbarriere bzw. -vorhang bzw. Sprühnebelwand erzeugt werden, die vor dem Verlassen insbesondere des Förderkanals von der durch den Elektroabscheider geführten Luft passiert werden muss. Bei der Berieselungseinrichtung kann es sich konkret beispielsweise um eine oder mehrere Düsen und/oder einen Sprühbalken handeln. Mithilfe der Wasserberieselungseinrichtung gelingt ein effizientes Abfangen von Staubpartikeln, die nach Passage des Elektrofilters noch in der Luft enthalten sind. Optimal ist es dabei, wenn Maßnahmen getroffen werden, das von der Wasserberieselungseinrichtung ausgetragene Wasser in analoger Weise zur Abscheidestufe aufzuladen, was beispielsweise durch einen entsprechenden Masseanschluss gelingen kann. Auf dieser Weise kann der mit der Berieselungseinrichtung erzielte Reinigungseffekt noch weiter verbessert werden. Ferner ist die Berieselungseinrichtung optimalerweise derart angeordnet, dass das von ihr ausgetragene Wasser von der Förderband, insbesondere dem Verladefördeband, aufgefangen wird. Im Betrieb wird das ausgetragene Wasser dann zusammen mit dem Fräsgut ausgeworfen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in einem Verfahren zum Betrieb einer Bodenfräsmaschine, insbesondere zur Reduktion der Staubbelastung beim Betrieb einer Bodenfräsmaschine. Das Verfahren bezieht sich dabei insbesondere auf den Betrieb einer erfindungsgemäßen Bodenfräsmaschine. Wesentliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind A) das Durchführen eines Fräsvorgangs, B) das Leiten von staubbelasteter Luft hin zu einem Elektroabscheider, C) das Aufladen und Abscheiden von Staubteilchen im Elektroabscheider und D) das Ausblasen der gereinigten Luft. Wesentlich für das erfindungsgemäß Verfahren zum Betrieb einer Bodenfräsmaschine ist somit, dass zur Reduktion der Staubbelastung ein Elektroabscheider verwendet wird, dem die staubbelastete Luft zur auf Reinigung zugeführt wird. Erst die gereinigte Luft wird nach der Passage des Elektroabscheiders ausgeblasen, sodass der Bediener der Bodenfräsmaschine sowie umstehende Personen nur noch einer geringeren Staubbelastung ausgesetzt sind. Im Schritt B) erfolgt dabei insbesondere ein Absaugen der staubbelasteten Luft aus dem Bereich des Fräswalzenkastens, insbesondere über ein geeignetes Sauggebläse. Die staubbelastete Luft wird anschließend bevorzugt aus dem Inneren der Bodenfräsmaschine herausgeführt und an den Elektroabscheider weitergeleitet. Im Schritt C) ist insbesondere die positive Aufladung der Staubpartikel vorgesehen. Im Schritt D) erfolgt das Ausblasen besonders bevorzugt durch ein Rückführen der Luft in den Förderkanal der Transporteinrichtung und nicht an separater Stelle an der Bodenfräsmaschine.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich zudem dadurch weiter verbessern, wenn im Schritt B) ein Ansaugen der staubbelastetem Luft aus dem Fräswalzenkasten und/oder einem Förderkanal für Fräsgut erfolgt und/oder wenn im Schritt C) das Aufladen und Abscheiden in einem vom Förderkanal getrennt verlaufenden Strömungsschacht erfolgt. Wesentlich bei diesen bevorzugten Weiterbildungen ist zunächst die gezielte Absaugung der staubbelastetem Luft aus dem Fräswalzenkasten und/oder einem Förderkanal für Fräsgut. Die abgesaugte staubbelastete Luft wird anschließend in einem räumlich getrennten Bereich zur Abscheidung dem Elektrofilter zugeführt. Auf diese Weise wird somit eine eigene Entstaubungsstrecke erhalten, die räumlich getrennt von der Transportstrecke des Fräsguts (Förderkanal) verläuft. Dies ermöglicht einerseits eine besonders effiziente Abscheidung des in der staubbelastetem Luft enthaltenen Staubes. Andererseits kann dadurch ausgeschlossen werden, dass Teile des Elektroabscheiders durch das Fräsgut beschädigt werden.
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Optimal ist es, wenn dem Aufladen und Abscheiden von Staubteilchen im Elektroabscheider in Strömungsrichtung der Luft nachgeschaltet ein Passieren eines Wasservorhangs bzw. einer Wasserberieselungseinrichtung erfolgt. Auf diese Weise werden somit zwei Reinigungsstufen in Reihe geschaltet, wodurch eine besonders effiziente Entfernung von Staubpartikeln aus der staubbelasteten Luft erfolgt.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen schematisch:
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1: eine Seitenansicht auf einen Arbeitszug mit einer Bodenfräsmaschine und einem Transportfahrzeug;
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2: eine Vergrößerung der Bodenfräsmaschine aus 1;
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3: eine schematische Ausschnittsdarstellung der Transporteinrichtung sowie des Elektroabscheiders aus den 1 und 2; und
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4: ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei nicht jedes sich in den Figuren wiederholende Bauteil zwangsläufig in jeder Figur bezeichnet ist.
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Der Arbeitszug 1 in 1 umfasst eine Bodenfräsmaschine 2, konkret eine Straßenkaltfräse vom Heckrotortyp, und ein Transportfahrzeug 3. In Fräsbetrieb fährt die Bodenfräsmaschine 2 aus eigenem Antrieb hinter dem Transportfahrzeug 3 in Arbeitsrichtung A. Wesentliche Elemente des Transportfahrzeugs 3 sind ein Fahrstand 4 sowie eine Ladefläche 5 zur Aufnahme von Fräsgut. Die Bodenfräsmaschine 2 umfasst neben einem Fahrstand 6 einen Maschinenrahmen 46 (2), Fahrwerke (Kettenlaufwerke oder Räder), einen Antriebsmotor, eine Fräseinrichtung 7 und eine Transporteinrichtung 8, mit der das gewonnene Fräsgut von der Fräseinrichtung 7 bis zur Abwurfstelle 9 der Transporteinrichtung 8 transportierbar ist. Die Transporteinrichtung 8 umfasst dazu ein innerhalb der Bodenfräsmaschine 2 angeordnetes Übergabeförderband 10 sowie ein Verladeförderband 11. Ferner weist die Bodenfräsmaschine 2 einen Elektroabscheider 12 auf, der auf dem Verladeförderband 11 der Transporteinrichtung 8 angeordnet ist. Mithilfe des Elektroabscheiders 12 ist es möglich, während des Fräsprozesses und des Transportes des Fräsgutes entstehenden Staub abzuscheiden. Der Elektroabscheider 12 ist dazu an eine Pumpeinrichtung 13, konkret ein Gebläse, angeschlossen.
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2 verdeutlicht weitere Einzelheiten zum Aufbau der Bodenfräsmaschine 2 aus 1. Die Fräseinrichtung 7 umfasst konkret einen Fräswalzenkasten 14 sowie eine Fräswalze 15. Innerhalb des Fräswalzenkastens 14 ist die Fräswalze 15 in bekannter Art und Weise um eine horizontale und quer zur Arbeitsrichtung A verlaufende Rotationsachse bewegbar. Das von der Fräswalze 15 aufgefräste Bodenmaterial wird aus dem Fräswalzenkasten 14 heraus auf das Übergabeförderband 10 verladen und innerhalb eines Förderkanals 16 innerhalb der Bodenfräsmaschine 2 bis zu dem Verladeförderbandes 11 transportiert. Das Verladeförderband 11 ist ebenfalls von einem Gehäuse 17 umgeben, so dass auch das Verladeförderband 11 innerhalb eines Förderkanals 18 verläuft. Das Verladeförderband 11 bzw. der Förderkanal 18 mündet in die Abwurfstelle 9, von der aus das Fräsgut, beispielsweise auf ein Transportfahrzeug, abgeworfen wird.
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Wesentlicher Bestandteil der Bodenfräsmaschine 2 ist eine Einrichtung zur Staubabsaugung und Abscheidung, wie sie nachstehend näher beschrieben wird. Neben den bereits vorstehend beschriebenen Elementen Elektroabscheider 12 und Pumpeinrichtung 13 in Form eines Sauggebläses umfasst die Einrichtung zur Staubabscheidung ferner einen Ansaugkanal 19, eine Verbindungsleitung 20, eine Aufladestufe 21, eine Abscheidestufe 22, eine Reinigungseinrichtung 23, eine Versorgungsquelle 24 für elektrische Energie sowie einen Auslass 25 des Elektroabscheiders 12. Über den Ansaugkanal erfolgt ein Ansaugen staubbelasteter Luft aus dem Bereich des Fräswalzenkastens 14 sowie insbesondere auch aus dem Bereich des Förderkanals 16. Durch das Sauggebläse 13 erfolgt die Erzeugung eines Unterdrucks in diesem Bereich, sodass die staubbelastete Luft angesaugt wird. Die Saugeinrichtung 13 ist über die Verbindungsleitung 20 mit dem Elektrofilter 12 verbunden. Gelangt die staubbelastete Luft somit über die Verbindungsleitung 20 in den Elektrofilter 12, erfolgt zunächst ein Aufladen der Staubpartikel durch die Aufladestufe 21 und anschließend ein Abscheiden der aufgeladenen Staubpartikel an der Abscheidestufe 22. Die Aufladestufe 21 und die Abscheidestufe 22 sind dazu über geeignete Verbindungsleitungen mit der elektrischen Energiequelle 24, bei der es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine über einen Wandler an das Bordnetz der Bodenfräsmaschine 2 angeschlossene Hochspannungsquelle (HVPS) handelt, verbunden. Die nunmehr gereinigte Luft wird vom Elektroabscheider 12 aus über den Auslass 25 in den Förderkanal 18 ausgeblasen und verlässt somit ebenfalls über die Abwurfstelle 9 die Transporteinrichtung 8.
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Der Elektrofilter 12 ist dabei auf dem Verladeförderband 11 angeordnet. Konkret handelt es sich bei dem Verladeförderband 11 um ein faltbares Förderband mit einem Maschinenteil 26 und einem Faltteil 27, die über ein Schwenkgelenk 28 miteinander schwenkbar verbunden sind. Der Elektrofilter sitzt mit anderen Worten auf dem „nicht faltbaren” Anteil des Verladeförderbandes 11.
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In 2 sind die Strömungsführung der Luft mit den gestrichelten Pfeilen B und die Förderrichtung des Fräsgutes mit den Pfeilen C angegeben. 2 verdeutlicht dabei, dass durch den Ansaugkanal 19 zunächst die staubbelastete Luft vom Fräsgut abgetrennt wird und die Entstaubung somit an räumlich getrennter Stelle zur Förderung des Fräsgutes erfolgt. Dadurch kann der Elektroabscheider 12 beispielsweise vor Beschädigungen durch das Fräsgut geschützt werden. Darüber hinaus ist es beispielsweise auch möglich, den Elektroabscheider 12 derart auszugestalten, dass die eintretende Luftströmung innerhalb des Elektroabscheiders verlangsamt wird, um das Abscheidergebnis zu verbessern, beispielsweise durch Vergrößerung des Strömungsquerschnittes.
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Mithilfe der Reinigungseinrichtung 23 ist es möglich, innerhalb des Elektroabscheiders 12 abgeschiedenen Staub von der Abscheidestufe 22 abzureinigen. Die Reinigungseinrichtung 23 kann dazu beispielsweise von außerhalb des Elektroabscheiders 12 betätigbar sein, automatisch nach bestimmten Betriebsintervallen ausgelöst werden und/oder in bestimmten Betriebssituationen automatisch ausgelöst werden, beispielsweise bei Inbetriebnahme des Verladeförderbandes 11. Es kann ferner eine geeignete Steuereinheit (2 nicht dargestellt) vorgesehen sein, über die der Betrieb der Reinigungseinrichtung 23, insbesondere automatisch, steuerbar ist. Um einen erleichterten Abtransport des abgereinigten Staubmaterials zu ermöglichen, kann zudem eine Verbindungsöffnung zwischen dem Boden des Elektroabscheiders 12 und dem Förderkanal 18 vorhanden ist, durch die abgereinigter Staub vom Elektroabscheider 12 auf das Förderband des Verladeförderbandes 11 herabfallen kann.
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2 verdeutlicht ferner, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel ergänzend zu dem Elektroabscheider 12 eine weitere Einrichtung zur Entstaubung vorhanden ist. Konkret handelt es sich dabei um eine Berieselungseinrichtung 29, die über die Breite des Förderbandes bzw. des Verladeförderbandes 11 kurz vor der Abwurfstelle 9 verläuft. Bei der Berieselungseinrichtung 29 kann es sich beispielsweise um einen Sprühbalken mit mehreren Austrittsöffnungen oder Düsen handeln, mit denen eine Art Wasservorhang erzeugt wird. Die Versorgung der Berieselungseinrichtung 29 erfolgt über eine Versorgungsleitung 30 aus einem Wassertank 31 an der Bodenfräsmaschine 2. Das aus der Berieselungseinrichtung 29 ausgelassene Wasser fällt dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf das über das Verladeförderband herantransportierte Fräsgut. Gegebenenfalls über die Berieselungseinrichtung 29 abgefangene Staubpartikel werden somit entsprechend zusammen mit dem Fräsgut über die Abwurfstelle 9 abgeladen. Die Reinigung der staubbelasteten Luft der Bodenfräsmaschine 2 erfolgt somit im vorliegenden Ausführungsbeispiel zweistufig, wobei der Elektroabscheider 12 der Berieselungseinrichtung 29 in Strömungsrichtung der staubbelasteten Luft vorgelagert ist.
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3 schließlich veranschaulicht den Aufbau und die Anordnung des Elektroabscheiders 12 weiter in schematischer Darstellung. Der Elektroabscheider 12 an sich ist dabei in durchgezogenen Linien dargestellt. Wesentliche Elemente des Elektroabscheiders 12 sind ein kastenartiges Gehäuse 32 sowie innerhalb des Gehäuses 32 angeordnete Aufladeplatten 33. Das Gehäuse 32 ist mit einer Längserstreckung parallel zur Längserstreckung des gestrichelt angedeuteten Verladeförderbandes 11 ausgebildet und bildet somit einen parallel zum Förderkanal 18 verlaufenden Strömungsschacht 47 für die aufzureinigende staubbelastete Luft. Die Aufladeplatten 33 verlaufen dabei in Längserstreckung des Gehäuses 32 bzw. des Strömungsschachtes 47. Die Aufladeplatten sind als Anode 34 geschaltet und das Gehäuse 32 entsprechend als Kathode 35. Die Aufladeplatten bilden somit die Aufladestufe und das Gehäuse 32 des Elektroabscheiders die Abscheidestufe des Elektroabscheiders 12.
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Die Zuführung der über die Pumpeinrichtung 13 angesaugten staubbelasteten Luft (gestrichelte Pfeile B) erfolgt von der Oberseite des Gehäuses 32 über eine entsprechende Zufuhröffnung 36. Alternativ ist beispielsweise auch die Zuführung von der Seite über eine optionale Öffnung 36' möglich. Innerhalb des Elektrofilters 12 erfolgt die elektrostatische Aufladung der Staubpartikel somit über die Aufladeplatten 33, die sich ausreichend beabstandet zum Gehäuse 32 ebenfalls in Längsrichtung des Gehäuses 32 erstrecken. Die elektrostatisch aufgeladenen Staubpartikel werden den Ladungsgegebenheiten entsprechend somit von dem Gehäuse 32 angezogen und scheiden sich somit auf diesem innerhalb des Elektroabscheiders 12. Die aufgereinigte Luft wird aus dem Elektroabscheider 12 über die Auslassöffnung 37 in den Förderkanal 18 oberhalb des Verladeförderbandes 11 ausgeblasen. Alternativ ist beispielsweise auch ein Ausblasen der aufgereinigten Luft über andere Passagen, beispielsweise über eine Auslassöffnung 37' zur Außenumgebung hin möglich.
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Im Gehäuse 32 des Elektroabscheiders 12 sind ferner Wartungsklappen 38 an den Längsseiten angebracht. Die Wartungsklappen 38 können geöffnet werden, sodass ein Zugriff von außen in den Innenbereich des Elektroabscheiders 12 möglich ist. Dies kann beispielsweise zu Wartungs- und/oder Reinigungszwecken gewünscht sein. Um zu verhindern, dass ein Zugriff von außen in den Innenbereich des Elektroabscheiders 12 im laufenden Betrieb des Elektroabscheiders 12 erfolgt, ist ferner ein Schließzustandsensor 39 vorhanden, der über eine Verbindungsleitung 40 mit einer entsprechenden Steuerungseinheit verbunden ist. Die Steuerungseinheit (in den Figuren nicht dargestellt) ist derart ausgebildet, dass sie den Betrieb des Elektroabscheiders 12 bzw. dessen Versorgung mit elektrischer Energie zwangsweise unterbricht, wenn der Schließzustandsensor 39 signalisiert, dass die Wartungsklappen 38 geöffnet sind. Mit anderen Worten ist ein Betrieb des Elektroabscheiders 12 im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur dann möglich, wenn die Wartungsklappen 38 geschlossen sind.
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3 verdeutlicht den schematischen Aufbau eines einzigen Elektroabscheiders 12. Von der Erfindung mit umfasst sind dabei ausdrücklich auch Varianten, bei denen zwei oder mehr dieser Elektroabscheider 12 insbesondere parallel geschaltete angeordnet sind, so dass die abgesaugte staubbelastete Luft den einzelnen Elektroabscheidern 12 aufgeteilt zugeführt wird. Dies umfasst auch Ausführungsformen, bei denen die mehreren Elektroabscheider 12 von einem gemeinsamen Gehäuse umgeben sind.
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4 schließlich veranschaulicht den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Bodenfräsmaschine, insbesondere zur Reduzierung der Staubbelastung. Dieses Verfahren betrifft dabei ganz besonders den Betrieb einer Bodenfräsmaschine, wie in den 1 bis 3 gezeigt. Wesentliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zunächst das Durchführen 42 eines Fräsvorgangs. Während dieses Fräsvorgangs entstehen erhebliche Staubmengen. Erfindungsgemäß ist es daher vorgesehen, dass ein Leiten 43 von staubbelastete Luft hin zu einem Elektroabscheider 12 erfolgt. Dies kann insbesondere über eine geeignete Pumpeinrichtung 13, insbesondere ein Sauggebläse, wie vorstehend beschrieben, und entsprechende Verbindungsleitungen erfolgen. Anschließend erfolgt innerhalb des Elektroabscheiders im Schritt 44 das Aufladen und Abscheiden von Staubteilchen im Elektroabscheider 12. Das Aufladen erfolgt durch Passieren einer Aufladestufe und das Abscheiden durch Absetzen der elektrostatisch aufgeladenen Staubpartikel auf der Abscheidestufe. Schließlich erfolgt das Ausblasen 45 der gereinigten Luft aus dem Elektroabscheider 12, beispielsweise in die Außenumgebung oder insbesondere auch in den Förderkanal 18 des Förderbandes, insbesondere des Verladeförderbandes 11.
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Das erfindungsgemäße Verfahren liefert insbesondere dann besonders gute Reinigungsergebnisse, wenn das Aufladen und Abscheiden der Staubpartikel in der Luft in einem zum Förderkanal des Fräsguts getrennten Raumkompartiment erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dann somit auch einen Schritt, in dem die staubbelastete Luft von dem Fräsgut getrennt, beispielsweise abgesaugt, wird.
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Weiter lässt sich das Reinigungsergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch steigern, wenn der Abscheidung von Staubpartikeln mithilfe des Elektroabscheiders gemäß den Schritten 42 bis 45 noch eine zusätzliche Reinigungsstufe 46 nachgelagert ist, in der die Luft beispielweise einen Wasservorhang, insbesondere einer entsprechenden Berieselungseinrichtung, wie vorstehend beschrieben, passiert. Insbesondere besonders kleine, elektrostatisch aufgeladene Staubpartikel, die den Elektrofilter 12 in unerwünschter Weise passiert haben, werden auf diese Weise zu einem Großteil noch abgefangen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012022879 B4 [0002, 0003, 0009]
- DE 10223819 A1 [0003, 0009]
- WO 2013/070078 A1 [0006]
