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Die Erfindung betrifft Bodenaushubmaschinen, vorzugsweise Maschinen zum Verlegen von abgedeckter waagrechter Dränage. Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf Maschinen zum Verlegen dieser Dränage im grabenlosen Verfahren.
Die gemäss der Erfindung ausgeführten grabenlosen Dränleger können hauptsächlich beim Bau von Dränsystemen in Ent- und Bewässerungszonen eingesetzt werden. Sie können auch bei der Erdverlegung von flexiblen Rohrleitungen oder Kabel Verwendung finden, besonders in Fällen, dass eine vorgegebene Tiefe oder Neigung oder beides mit bestimmter Genauigkeit eingehalten werden müssen.
Bekanntlich kann die Verlegung der Dränage mit Hilfe von Dränlegern durchgeführt werden, die einen Eimerkettengrabenbagger in Verbindung mit einem daran angeschlossenen Dränlegegerät darstellen.
Das wirksame Kettenarbeitsorgan eines solchen Dränlegers hebt einen mehr oder weniger schmalen Graben aus, auf deren Sohle ein Entwässerungsrohr verlegt wird, wonach man den Graben zuschüttet. Diese Technologie der Dränageverlegung steht unvermeidlich mit Abgraben und Befördern beträchtlicher Bodenmassen in Verbindung, was selbst bei bedeutenden Leistungen der zu verwendenden Schlepper relativ geringe Verlegungsgeschwindigkeiten und niedrige Produktivität vorherbestimmt. Ausserdem hängt dieses Verlegungsverfahren mit einer Störung der Ganzheit der fruchtbaren Bodenschicht zusammen, weil Ton, Sand und andere unfruchtbare Bodenschichten aus der Tiefe auf die Oberfläche herausgezogen werden und auf dieser liegenbleiben.
Diese Nachteile riefen ein grabenloses Verfahren zur Dränageverlegung, das in der Weltpraxis des Meliorations- und Irrigationsbauwesens immer mehr verbreitet wird, ins Leben.
Das Wesentliche dieses Verfahrens besteht darin, dass das passive Arbeitsorgan in Form eines schmalen, vorne zugespitzten Pfluges oder Messers, das an einen hinreichend leistungsstarken Schlepper angeschlossen ist, auf die erforderliche Tiefe in den Untergrund eingelassen wird und im Boden einen schmalen Schlitz einschneidet, auf dessen Sohle ein Entwässerungsrohr kontinuierlich, je nach der Vorwärtsbewegung des Schleppers mit dem Arbeitsorgan, verlegt wird. Der im Boden gebildete Schlitz schliesst sich unmittelbar hinter dem Messer. Dabei ist die senkrechte Bodenbewegung praktisch ausgeschlossen, keine Hinterfüllungsarbeiten sind erforderlich, die Struktur der fruchtbaren Bodenschicht wird nicht gestört, die Verlegungsgeschwindigkeit nimmt um das Mehrfache zu.
Durch diese unbestrittenen Vorteile sowie die Entstehung von immer mehr leistungsstarken Schleppern wurde die weite Verbreitung von Maschinen zum Verlegen von Dränage, Kabeln, flexiblen Rohrleitungen u. dgl. im grabenlosen Verfahren bestimmt. Die Schaffung dieser Maschinen ruft eine Reihe von Problemen hervor, die im Zusammenhang mit den Besonderheiten dieses Verlegungsverfahrens aufkommen.
Die wichtigste spezifische Forderung, die an einen verlegten Dränstrang gestellt wird, bildet die Genauigkeit der Einhaltung sowohl der Tiefe an jedem Punkt des Dränstranges als auch der gesamten Sollneigung. Während bei der Verlegung im Schlitzverfahren eine Kontrolle (mit Hilfe von Geräten und sogar visuell) über die Einhaltung dieser Charakteristiken und rechtzeitige Korrektur der Abweichungen, die die Grenzen der zulässigen überschreiten, möglich ist, muss bei der grabenlosen Verlegung ein solches wünschenswert automatisches Steuersystem der Höhenlage des Arbeitsorgans vorliegen, das die erforderliche Verlegungsgenauigkeit (Tiefe und Neigung des Dränstranges) zu gewährleisten vermag, denn keine Korrekturen, Umarbeitungen u. dgl. m. sind bei der grabenlosen Verlegung möglich.
Beim Verlegen wirken auf den Schlepper und das Arbeitsorgan Störungen in Form mehr oder weniger beträchtlicher Unebenheiten der Oberfläche, auf der sich der Schlepper bewegt, Unstetigkeiten der Widerstandskraft am Schneidenarbeitsorgan wegen Abweichungen in den Bodeneigenschaften, zufälliger Hindernisse u. ähnl. sowie infolge von Änderungen der Winkelstellung des Arbeitsorgans ein.
Mit Hilfe der Steuerorgane und des diese steuernden Systems muss die Behebung dieser Störungen gewährleistet werden, damit ihr Einfluss auf die Verlegungsgenauigkeit auf ein zulässiges Mindestmass herabgesetzt wird. Diese Aufgabe steht im besonderen mit der Schnellwirkung des Steuersystems, d. h. mit schneller Ausführung, wünschenswert ohne Verzug oder mit Mindestzeitverzug, von Befehlen in Verbindung, die den Einfluss der eingetretenen Störungen beseitigen.
Der grabenlose Dränleger muss also mit einem Schlepper verbunden und derart gesteuert werden, dass sich sein Arbeitsorgan, genauer gesagt, die Schneide des letzteren auf der erforderlichen Bahn bewegt, wodurch sie die Sohle des Schlitzes bildet, auf den das Entwässerungsrohr gelegt wird. Dabei muss auch eine gleichbleibende Winkelorientierung des Arbeitsorgans aufrechterhalten werden.
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Bekannt sind Maschinen von diesem Typ, bei denen das Arbeitsorgan am Schlepper angebaut ist, und während der Lagesteuerung des Arbeitsorgans stützt sich letzteres nur auf den Schlepper. Ein solcher Anbau des Arbeitsorgans erschwert wesentlich die Steuerung seiner Winkel- und Höhenlage, die, wie oben erwähnt, den Einfluss von gelegentlichen Lageänderungen des Schleppers auf die Stellung des Arbeitsorgans eliminieren muss. In diesem Fall erweist sich die Belastung des Steuersystems als allzu gross, die Anforderungen an seine Schnellwirkung und Störsicherheit können allein auf Kosten seiner beträchtlichen Komplizierung und somit Verteuerung, Verminderung der Sicherheit und Betriebsschwierigkeiten realisiert werden.
Deswegen hat die Auflagerung des Arbeitsorgans nur auf dem Schlepper bei Maschinen, Verwendung gefunden, die keine genaue Einhaltung der Tiefe und Neigung erfordern, z. B. bei Auflockerern, Stubbenrodern, Kabellegemaschinen u. dgl.
Vorteilhafter und aussichtsreicher sind grabenlose Dränleger, die am Schlepper angelenkt sind und sich während der Lagesteuerung des Arbeitsorgans nicht nur auf den Schlepper, sondern auch als Regel im Hinterteil des Arbeitsorgans auf den Boden stützen.
Bekannt ist ein Dränleger, bei dem das Schneidenarbeitsorgan mit Hilfe eines Rahmens über einen Hydraulikzylinder am Schlepper angelenkt und ein Element in Form einer drehbaren Vorderkante des Arbeitsorgans als Vorrichtung zur Steuerung der Höhenlage des Arbeitsorgans vorgesehen ist. Dieses drehbare Element steht mit dem Hydraulikzylinder in Verbindung, der über einen Verstärker-Umformer von einem Winkelstellungsgeber des Arbeitsorgans steuerbar ist.
Ein solcher Dränleger hat nur einen Steuerkreis und ist dem Einfluss von durch die Unebenheiten des Bodens, auf dem sich der Schlepper bewegt, verursachten Störungen ausgesetzt. Durch vertikale Verschiebungen des Schleppers wird die Winkelstellung des Arbeitsorgans gestört. Die Wiederherstellung dieser Stellung mittels eines Systems der Einhaltung der Winkelstellung ist nicht gleichbedeutend mit der Einhaltung der erforderlichen Aushubtiefe an jedem Punkt. Ausserdem würde der Eintritt des Arbeitsorgans in eine neue Tiefe, der die Folge der Änderung seiner Winkelstellung ist, verlangsamt und auf einem hinreichend langen Weg vor sich gehen, d. h. das System besitzt keine erforderliche Schnellwirkung.
Dieser Nachteil hängt mit dem Vorhandensein eines drehbaren Elementes in Form einer drehbaren Vorderkante zusammen, die bei der Änderung ihrer Lage im Steuervorgang nicht unmittelbar die Höhenlage des Arbeitsorgans beeinflusst, sondern bloss das Auftreten von Kräften verursacht, welche es im Boden drehen. Bei Neigungen des Arbeitsorgans, die sowohl direkt durchgeführt werden als auch infolge der Drehung der Vorderkante stattfinden, ändert sich ausserdem der Bodenaushubwinkel, was das Arbeitsorgan aus den optimalen Aushubverhältnissen bringt, den Schneidwiderstand ändert und neue Störungen in die Fahrtbedingungen des Schleppers verursacht.
Mehr noch, im Steuervorgang kann sich das Arbeitsorgan entgegen dem Uhrzeigersinn um einen solchen Winkel drehen, bei dem der Freiwinkel, d. h. der Winkel zwischen dem Rücken des Messers und der Sohle des Schlitzes verschwindet. Dabei wird der Fuss und die Schleifsohle des Schneidenarbeitsorgans das Grundprofil des einzuschneidenden Schlitzes beschädigen und verziehen, was bei der Dränageverlegung unzulässig ist.
Bekannt sind Dränleger, bei denen sich das Schneidenarbeitsorgan mit Hilfe einer Kufe oder eines Schuhes, der unten am Hinterteil des Schneidenarbeitsorgans beweglich angeschlossen ist, auf die Sohle des einzuschneidenden Schlitzes stützt. Die Kufe gleitet über die Sohle des Schlitzes, ist über einen Hydraulikzylinder mit dem Arbeitsorgan verbunden und dient als Auflager bei der Höhensteuerung des Arbeitsorgans. Dieses Auflager ist von dem Schlepper unabhängig, d. h. auf dieses werden keine Änderungen seiner Winkel- und Höhenlage während der Fahrt übertragen. Durch die Verwendung der Auflagerkufe wird ausserdem die erforderliche Schnellwirkung gewährleistet, weil die Höhenänderung des Schneidenarbeitorgans unmittelbar,"geradeheraus", ohne Zwischenglieder, die den Verzug hervorrufen, vor sich geht.
Die Verwendung der Auflagerkufe verursacht jedoch zwei neue Nachteile. Erstens stützt sich die Kufe auf die Sohle des Schlitzes und verformt sie dadurch, besonders beim Betrieb in weichen Böden, wobei sie somit die Verlegungsgenauigkeit der Entwässerungsrohre herabsetzt. Da zweitens die Kufe ein einseitiges Auflager ist, schafft sie eine Unsymmetrie der Steuerung des Arbeitsorgans"nach oben"und "nach unten". Bei einem "nach unten"-Befehl ist überhaupt ein Abheben der Kufe von der Stützfläche und ihr Aufwärtsgang möglich. Beim Tiefersetzen des Arbeitsorgans funktioniert die Kufe nicht, und das Vertiefen muss durch das Gewicht des Arbeitsorgans sowie unter dem Einfluss von an der Vorderkante des
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Messers angreifenden Kräften und andern Faktoren, die überaus nicht einförmig wirken, erfolgen.
Ein Versuch, diese Faktoren zu berücksichtigen, würde die Ausbildung des Steuersystems und dessen optimale Funktion wesentlich erschweren.
Bekannt sind auch Dränleger, bei denen das starr oder gelenkig mit dem Rahmen verbundene Schneidenarbeitsorgan mit Tragflügeln in Form von um das Arbeitsorgan drehbaren Schaufeln versehen ist, die beiderseits des Messers herausragen und beim Betrieb in die Wände des einzuschneidenden Schlitzes eingreifen.
Sie haben keine Nachteile der obenbeschriebenen Kufe, weil sie ein doppelseitiges Auflager darstellen. Mittels einer Drehachse, die sich unweit des Druckpunktes (des Angriffspunktes der resultierenden Kraft) befindet, drehbar am Messer befestigt, bilden sie aber ein Integrierglied und haben daher keine erforderliche Schnellwirkung, was, wie oben ausgeführt, ein grosser Nachteil des Systems der Lagesteuerung des Arbeitsorgans des grabenlosen Dränlegers ist.
Die Flügel der bekannten Bauweisen lassen ausserdem keinen Aufwärtsgang des Messers beim angehaltenen Schlepper zu, was in Notfällen oder beim Abschluss der Verlegung dicht an ein Hindernis (Mauer od. dgl.) sehr unbequem ist.
Schliesslich bieten die bekannten Einrichtungen keine Möglichkeit, das dynamische Verhalten des Systems durch Änderung des Abstandes zwischen der Drehachse der Steuerorgane (z. B. der Flügel) und dem Angriffspunkt der Resultierenden der Kräfte, die am drehbaren Auflager angreifen, zu regeln. Die Vergrösserung dieses Abstandes würde gestatten, die Eigenschaften der drehbaren Flügel der Schnellwirkung nach an die der Kufe heranzubringen, und die Regelung dieses Abstandes ist für die Anpassung des Dränlegers dem Betrieb unter verschiedenen Bodenverhältnissen höchst erwünscht.
Es ist Zweck der Erfindung, die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen grabenlosen Dränleger zu schaffen, bei dem die Vorrichtung zur Verbindung des Arbeitsgeschirrs mit dem Schlepper und zur Lagesteuerung des Arbeitsorgans es gestattet, durch Störfestigkeit und Schnellwirkung der Steuerogane eine hohe Verlegungsgenauigkeit des Entwässerungsrohres sowohl nach Tiefe als auch Neigung zu sichern, wobei diese Genauigkeit unabhängig von dem Profil der Oberfläche, auf der sich der Schlepper bewegt, und unabhängig von der Verlegungsgenauigkeit gewährleistet wird.
Dies wird dadurch erreicht, dass bei einem grabenlosen Dränleger, der einen Rahmen mit einem daran befestigten Schneidenarbeitsorgan zum Verlegen von Dräns, das mit einem Hydraulikzylinder zur Änderung seiner Winkelstellung und einem Winkelstellungsgeber mit einem Verstärker-Umformer versehen ist sowie eine Vorrichtung zur Steuerung der Höhenlage des Arbeitsorgans enthält, die in Form eines mit dem erwähnten Arbeitsorgans verbundenen, um eine waagrechte Querachse drehbaren Auflagers, das einen Hydraulikzylinder für dessen Drehung aufweist, ausgeführt ist, erfindungsgemäss das drehbare Auflager über einen Hydraulikzylinder für seine Drehung und einen zusätzlichen Verstärker-Umformer mit einem am Arbeitsorgan angeordneten Geber seiner Höhenlage verbunden und als beiderseits von dem Arbeitsorgan divergierende Flügel ausgebildet ist, die mit einem Verbindungsglied,
das an dem Arbeitsorgan mittels zwei übereinanderliegenden Zugstangen angelenkt ist, deren Verlängerungen in Fahrtrichtung der Maschine zusammenlaufen, starr verbunden sind, und der vorhandene Winkelstellungsgeber des Arbeitsorgans steht über seinen Verstärker-Umformer mit dem Hydraulikzylinder zur Änderung der Winkelstellung des Arbeitsorgans in Verbindung.
Zur Gewährleistung der Hebemöglichkeit des Schneidenarbeitsorgans beim unbeweglichen Dränleger ist es zweckmässig, einen mit einer gesteuerten Verriegelung versehenen drehbaren Sektor an dem erwähnten Verbindungsglied anzuordnen und die Flügel starr an diesem Sektor zu befestigen.
Zur Lageregelung des Abstandes zwischen der Drehachse der Flügel und dem Angriffspunkt der resultierenden Kraft können ausserdem bei der Notwendigkeit, den Dränleger dem Betrieb unter verschiedenen Bodenverhältnissen anzupassen, zwischen dem drehbaren Auflager und dem Hydraulikzylinder für seine Drehung einerseits und den zusammenlaufenden Zugstangen anderseits ein am hinteren Ende der oberen Zugstange angelenktes Gleitstück zur Änderung des Konvergenzwinkels der Zugstangen und eine am hinteren Ende der unteren Zugstange angelenkte und mit dem Verbindungsglied des drehbaren Auflagers verbundene Führung dieses Gleitstücks angeordnet werden, und zur Verschiebung des Gleitstücks ist ein zusätzlicher Kraftzylinder vorgesehen.
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Dabei kann die Führung des Gleitstücks geradlinig oder bogenförmig mit Krümmungsmittelpunkt des Bogens im Gelenk des Vorderendes der oberen Zugstange ausgebildet werden. Durch die letztere Variante wird der Bedarf an zusätzlicher Wendung der Flügel während der Regelung des Abstandes zwischen der Drehachse der Flügel und dem Angriffspunkt der resultierenden Kraft aufgehoben.
Das Wesen der Erfindung besteht in folgendem.
Der erfindungsgemässe grabenlose Dränleger stellt ein mit Hilfe eines Rahmens mit dem Schlepper verbundenes Schneidenarbeitsorgan dar und ist mit zwei automatischen Steuerkreisen - zur Steuerung der Höhenlage des Arbeitsorgans und zur Steuerung der Winkellage des Arbeitsorgans - versehen. Im ersteren dieser Steuerkreise finden als Auflager für die Höhenregelung des Schneidenarbeitsorgans Flügel Verwendung, die beiderseits von dem Schneidenarbeitsorgan herausragen und mittels zwei übereinanderliegenden Zugstangen mit dem Arbeitsorgan verbunden sind. Diese Gelenkstangen laufen vorne in Fahrtrichtung der Maschine zusammen, wobei sie ein Gelenkviereck bilden, dessen Ober- und Unterseite durch diese Zugstangen gebildet sind, während das Schneidenarbeitsorgan und das Verbindungsglied, an dem die Flügel starr befestigt sind, seine Flanken sind.
Der Kreuzungspunkt der Verlängerung dieser Zugstangen ist Momentangeschwindigkeitspol der Flügel bei ihrer Bewegung relativ zum Schneidenarbeitsorgan. Dieser Punkt ist gleichsam ein Gelenk, um welches sich die Flügel drehen. Durch diese Einrichtung wird die Anordnung des Drehpunktes der Flügel und des Druckpunktes, d. h. des Angriffspunktes einer am Messer angreifenden steuernden Hubkraft, in einem beträchtlichen Abstand voneinander gewährleistet. Je grösser dieser Abstand ist, desto schnellwirkender wird das Steuersystem.
Die Flügel führen jedoch keine ebene Bewegung aus. Bei der Steuerung vollziehen die Flügel auch eine Drehung. Dabei stellen sie sich im Gleichgewichtszustand unter einem gewissen Anstellwinkel ein, der die Vertikalkomponente hervorruft, welche die Tendenz des Messers zum Einsinken unter der Wirkung seines Gewichts und der Form der Schneide, an der die nach unten gerichtete Komponente der Bodenreaktion auftritt, ausgleicht, wodurch die Steuerbedingungen wesentlich verbessert werden.
Der in diesem Steuerkreis enthaltene Höhenlagegeber kann beliebig aufgebaut sein und ist nicht Gegenstand dieser Erfindung. Für die Vorgabe des erforderlichen Wertes von Höhe und Neigung auf der gesamten Länge des zu verlegenden Dränstranges können Kopierseil, Laserstrahl, Visierlinie eines
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organs erfolgt erfindungsgemäss mit Hilfe eines Hydraulikzylinders zwischen Schlepper und Rahmen oder zwischen Rahmen und Arbeitsorgan, falls die letzteren aneinander angelenkt sind. Die Beständigkeit der Winkelstellung gewährleistet die Konstanz des Schnittwinkels, garantiert das Vorhandensein des Freiwinkels, wobei sie den Einfluss der Höhenänderung des Schleppers auf die Winkelstellung des Arbeitsorgans beseitigt.
Die gleichzeitige Wirkung von zwei erwähnten Steuerkreisen, d. h. die Stabilisierung des Arbeitsorgans nach zwei Koordinaten (Winkel und Höhe) schwächt den Einfluss von Störgrössen wesentlich ab, die bestrebt sind, die Bewegungsbahn des Arbeitsorgans zu verzerren. Dadurch wird die praktische Unabhängigkeit der Verlegung hinsichtlich Genauigkeit und Geschwindigkeit von Oberflächenunebenheiten unter dem Schlepper und eventuellen Kraftwirkungen auf das Arbeitsorgan und folglich auch die Dränageverlegung mit erforderlicher hoher Genauigkeit gewährleistet.
Im Zuge der Verlegung kann es erforderlich werden, das Arbeitsorgan auf der Stelle beim unbeweglichen Schlepper aus dem Dränschlitz zu heben. Eine solche Notwendigkeit entsteht beispielsweise beim Stossen auf ein unüberwindliches Hindernis (grosser Stein od. dgl.), beim Betrieb in bedrängten Verhältnissen, wenn der Drän dicht an einem künstlichen Bau endet. Dieser Hub wird durch die in die Schlitzwände eingreifenden Flügel verhindert.
Die Flügel können daher starr am drehbaren Sektor befestigt werden, der am Verbindungsglied angelenkt ist. Auf Wunsch des Maschinenführers kann die Verriegelung den Sektor freigeben, und der letztere wird beim Heben des Arbeitsorgans aus dem Schlitz samt den Flügeln etwa um 90 wenden. Dabei leisten die Flügel dem Messerhub den geringsten Widerstand.
Der Optimalwert des Abstandes zwischen dem Drehpunkt der Flügel und dem Angriffspunkt der Resultierenden der an die Flügel angelegten Kräfte ist von den Bodenverhältnissen, in denen die Maschine arbeitet, abhängig. Es ist zweckmässig, den Dränleger mit einer Vorrichtung zur Lageregelung des
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Kreuzungspunktes der Verlängerung der Zugstangen, die das Schneidenorgan mit dem Verbindungsglied und den starr daran befestigten Flügeln verbinden, zu versehen. Dieser Punkt bildet gerade den Mittelpunkt, um den die Drehung der letzteren erfolgt. Das hintere Ende der oberen Zugstange ist am Gleitstück angelenkt, und das Gleitstück verschiebt sich unter dem Einfluss des Kraftzylinders auf der Führung, die am Verbindungsglied angeordnet ist.
Die Verschiebung des Gleitstücks auf der Führung ändert die Stellung der oberen Zugstange und folglich des Kreuzungspunktes der Verlängerungen beider Zugstangen, d. h. sie ermöglicht es, den Abstand zwischen diesem Punkt und dem Angriffspunkt der an den Flügeln angreifenden Kraft zu optimieren. Ist die Führung geradlinig ausgebildet, so steht diese Regelung mit einer unerwünschten Drehung des Verbindungsglieds und der Flügel im Zusammenhang. Zur Vermeidung dieser Drehung wurden der Führung die Umrisse eines Kreisbogens mit dem Mittelpunkt im Gelenk des Vorderendes der oberen Zugstange verliehen.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass die erwähnten Ziele und Vorteile der Erfindung mit Hilfe herkömmlicher technischer Mittel erreicht werden und in keinem Zusammenhang mit der Notwendigkeit stehen, neuartige, industriell bisher nicht hergestellte Baugruppen, Aggregate, Einheiten zu schaffen.
Das betrifft sowohl Einrichtungen des Automatiksystems als auch Elemente des mechanischen Teils.
Dadurch wird Fertigungsgerechtheit und niedriger Preis des erfindungsgemässen grabenlosen Dränlegers gewährleistet.
Die obenerwähnten sowie andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand einer konkreten Beschreibung der Ausführung des grabenlosen Dränlegers und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 in schematischer Darstellung den grabenlosen Dränleger nach der Erfindung, Fig. 2 eine Variante des grabenlosen Dränlegers, bei dem der Rahmen mit dem Schneidenarbeitsorgan gelenkig verbunden ist, Fig. 3 ein Schema des Anschlusses des drehbaren Auflagers an das Schneidenarbeitsorgan mit Möglichkeit der Lagesteuerung des Momentangeschwindigkeitspols, Fig. 4 das gleiche
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des Arbeitsorganhubes beim unbeweglichen Dränleger (Betriebsstellung), Fig. 6 das gleiche Schema wie in Fig. 5 beim Heben des Messers aus dem Graben.
Der grabenlose Dränleger (Fig. l) besteht aus einem Schneidenarbeitsorgan oder einem Messer --1--,
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dargestellten) Schlepper in Verbindung steht, und aus zwei Systemen der Lagesteuerung des Arbeitsorgans : System der Winkelstabilisierung und System der Höhenlagesteuerung des Arbeitsorgans.
Das System der Winkelstabilisierung des Arbeitsorgans enthält einen Winkelstellungsgeber --4-- des Arbeitsorgans, der am Rahmen --2-- angeordnet ist, einen Verstärker-Umformer --5-- und den obenerwähnten Hydraulikzylinder --3--. Der Winkelstellungsgeber --4-- kann Geber vom beliebigen Typ (Pendel-, Flüssigkeits-u. ähnl.) sein und ist nicht Gegenstand der Erfindung.
Das System der Höhenlagesteuerung des Arbeitsorgans umfasst einen Höhenlagegeber --6--, der an dem starr mit dem Arbeitsogan verbundenen Rahmen --2-- angeordnet ist, einen Verstärker-Umformer - -7--, ein drehbares Auflager in Form von Flügeln --8--, die mit dem Messer-l-mit Hilfe von zwei Zugstangen-einer oberen Zugstange --9-- und einer unteren Zugstange --10-- - verbunden sind, deren Vorderenden mit dem Messer --1-- über Gelenke verbunden und deren Hinterenden an einem Verbindungglied --11-- angelenkt sind, mit dem die Flügel --8-- starr verbunden sind. Zwischen den Flügeln --8-- oder dem Verbindungsglied --11-- und dem Messer --1-- ist ein Hydraulikzylinder --12-- des drehbaren Auflagers angeordnet.
Der Höhenlagegeber --6-- kann ein Geber von beliebigen Typ sein, was von der Art des Dränstranges abhängt, der die erforderliche Tiefe und Neigung bei der Dränageverlegung vorgibt. Das kann Kopierdraht, Laserstrahl, optische Achse einer Visiereinrichtung u. dgl. sein. Auch der Geber, dessen Art und Konstruktion sich nicht auf die Erfindung beschränkt, muss entsprechend aufgebaut sein.
Wie aus den Fig. 1 bis 6 ersichtlich, sind die obere Zugstange --9-- und die untere Zugstange --10-derart angeordnet, dass sich ihre Verlängerungen an einem vorne in Fahrtrichtung der Maschine liegenden Punkt B kreuzen. Die Zugstangen --9 und 10--, der Körper des Messers-l-und das Verbindungsglied - bilden also ein Gelenkviereck mit unparalleler Ober- und Unterseite.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante des Dränlegers ist der Rahmen --2-- einerseits am Schneidenarbeitsorgan-l-und anderseits am Schlepper angelenkt, und der Hydraulikzylinder --3-- für
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Drehung des Arbeitsorgans ist zwischen Rahmen Messer-l-angeordnet. Bei dieser Variante sind die Geber und 6--unmittelbar am Schneidenarbeitsorgan angeordnet.
Im übrigen enthält der Dränleger sowohl nach Verwendungszweck als auch Anordnung ähnliche Teile und Baugruppen.
Fig. 3 zeigt eine Variante des Anschlusses des Flügels an das Arbeitsorgan, bei der die Möglichkeit der Lageänderung des Kreuzungspunktes B der Zugstangen--9 und 10--besteht. Bei dieser Variante ist ein Gleitstück --13-- zur Änderung des Konvergenzwinkels der Zugstangen --9 und 10--am hinteren Ende der oberen Zugstange --9-- angelenkt, und das Verbindungsglied --11-- weist eine Führung --14-- des Gleitstücks --13-- auf, die mit dem hinteren Ende der unteren Zugstange --10-- gelenkig verbunden ist.
Zwischen dem Gleitstück --13-- und der Führung --14-- ist ein zusätzlicher Kraftzylinder --15-- zur Verschiebung des Gleitstücks --13-- auf der Führung --14-- angeordnet. Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante des Dränlegers ist die Führung --14-- geradlinig ausgebildet.
Eine weitere Variante des Dränlegers (Fig. 4) ist mit dem nach Fig. 3 vollkommen identisch, nur ist hier die Führung-16-krummlinig, nämlich nach einem Kreisbogen mit dem Mittelpunkt im Gelenk des Vorderendes der oberen Zugstange --9-- gekrümmt ausgebildet.
Der erfindungsgemässe grabenlose Dränleger kann mit einer Vorrichtung ausgerüstet sein, die die Herausführung des Arbeitsorgans aus dem Drän nach oben ohne Vor- bzw. Rückwärtsfahrt der Maschine gewährleistet. Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, ist am Verbindungsglied --11-- ein Sektor --18--, mit dem der Flügel --8-- der Höhenlagesteuerung des Arbeitsorgans starr verbunden ist, in einem horizontalen Quergelenk --17-- angeordnet. Der Sektor --18-- ist im Körper durch eine Verriegelung --19-- mit einer Steuerstange --20-- und einer Feder --21-- feststellbar.
Die oben beschriebene Konstruktion des grabenlosen Dränlegers arbeitet wie folgt.
Der Dränleger wird auf die erforderliche Anfangstiefe in einer vorläufig ausgehobenen Grube oder einem Sammelgraben abgesenkt und beginnt seine Vorwärtsbewegung, wobei er das Entwässerungsrohr auf die Grabensohle verlegt. Der Winkelstellungsgeber --6-- des Arbeitsorgans liefert ununterbrochen Signale über die Abweichung der Winkelstellung des Arbeitsorgans von der erforderlichen Stellung. Im entsprechenden Verstärker-Umformer --5-- werden diese Signale in Befehle umgeformt, die am Hydraulikzylinder --3-- für Drehung des Arbeitsorgans ankommen. Die Drehung des letzteren erfolgt entweder samt dem Rahmen in bezug auf den Schlepper (Fig. 1) oder in bezug auf den Rahmen (Fig. 2).
Gleichzeitig damit misst der Höhenlagegeber --6-- kontinuierlich die Abweichung der Höhe des Arbeits-
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bekannten Verfahren vorgegeben wird : Kopierdraht, Laserstrahl, Visierlinie eines optischen Geräts u. dgl.
Nach der Verstärkung und Umformung in ihrem Verstärker-Umformer --7-- wirken die Signale von diesem Geber --6-- als Stellbefehle auf den Hydraulikzylinder --12-- für Drehung der Höhenlagesteuerorgane des Arbeitsorgans ein. Unter der Wirkung des Zylinders --12-- drehen sich das Verbindungsglied - und die starr damit verbundenen Flügel-8-der HShenlagesteuerung des Messers.
Die gleichzeitige Wirkung von zwei erwähnten Gebern, d. h. Stabilisierung des Arbeitsorgans nach zwei Koordinaten (Winkel und Höhe), schwächt den Einfluss von Störgrössen, die die Bewegungsbahn des Arbeitsorgans zu verzerren suchen, wesentlich ab. Dadurch wird die praktische Unabhängigkeit der Verlegung hinsichtlich Genauigkeit und Geschwindigkeit von Oberflächenunebenheiten unter dem Schlepper und eventuellen Kraftwirkungen auf das Arbeitsorgan gewährleistet. Die Schnellwirkung des Steuersystems ist dadurch bedingt, dass das Verbindungsglied --11-- und die Flügel --8-- über zwei Gelenkstangen --9 und 10--, die samt dem Messer-l-und dem Verbindungsglied --11-- ein Gelenkviereck mit vorne zusammenlaufender Ober- und Unterseite bilden, mit dem Messer-l-verbunden sind.
Der Kreuzungspunkt (B) der Verlängerung dieser Zugstangen ist Momentangeschwindigkeitspol des Flügels bei seiner Drehung. Durch diese Einrichtung wird die Anordnung des Drehpunktes der Flügel, der gleichsam ein imaginäres Gelenk für ihre Befestigung am Messer ist, und des Druckpunktes, d. h. des Angriffspunktes einer am Messer angreifenden steuernden Hubkraft, in einem beträchtlichen Abstand voneinander gewährleistet. Je grösser dieser Abstand ist, desto schnellwirkender wird das Steuersystem. Die Flügel führen jedoch keine ebene Bewegung aus. Bei der Steuerung findet auch eine gewisse Drehung des Flügels statt.
Dabei stellt sich der Flügel im Gleichgewichtszustand unter einem gewissen Anstellwinkel ein, der die Vertikalkomponente hervorruft, welche die Tendenz des Messers zum Einsinken unter dem Einfluss seines
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Gewichts und der Form der Schneide, an der die nach unten gerichtete Komponenete der Bodenreaktion auftritt, ausgleicht, wodurch die Steuerbedingungen wesentlich verbessert werden.
Die Lageregelung des Momentandrehpunktes (B) der Flügel kann bei der Änderung von physikalischmechanischen Bodeneigenschaften erforderlich sein, weil die Schnellwirkung des Systems in unterschiedlichen Böden verschieden sein muss.
Diese Regelung wird durch die Wirkung des Kraftzylinders --15-- (Fig. 3) gewährleistet, der das Gleitstück --13-- und samt diesem auch das hintere Gelenk der oberen Zugstange --9-- die Führung - hinauf oder hinab verschiebt. Die Änderung der gegenseitigen Stellung der Zugstangen --9 und 10-- verändert den Winkel zwischen ihnen und bringt näher oder entfernt den Momentandrehpunkt (B) der Flügel --8--. Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante ändert sich dabei die Winkelstellung der Flügel - -8--, und für deren Korrektion wird die Wirkung des Hydraulikzylinders --12-- nötig sein, der die Flügel --8-- in die Gleichgewichtsstellung wendet.
Der in Fig. 4 gezeigte Mechanismus erfordert keine derartige zusätzliche Regelung, weil die Wirkung des Hydraulikzylinders --15-- keine Drehung der Flügel --8-- nach sich zieht, denn die Verschiebung des Gleitstücks --13-- erfolgt auf der Bogenführung --16--, deren Mittelpunkt im vorderen Gelenk der oberen Zugstange --9-- liegt.
Im Zuge der Verlegung kann es erforderlich werden, das Arbeitsorgan auf der Stelle beim feststehenden Schlepper aus dem Dränschlitz zu heben. Dies wird beispielsweise notwendig beim Stossen auf ein unüberwindliches Hindernis (grosser Stein od. dgl.), beim Betrieb in bedrängten Verhältnissen, wenn der Drän dicht an einem künstlichen Bau endet. Dieser Hub wird durch die in die Schlitzwände eingreifenden Flügel verhindert.
Die in den Fig. 5, 6 dargestellte Vorrichtung gewährleistet diesen Hub. Dazu zieht der Maschinenführer die Verriegelung --19-- mit Hilfe der Steuerstange --20-- zurück, und dem Sektor --18-- bietet sich die Möglichkeit, frei im Gelenk --17-- um das Verbindungsglied --11-- bis zu der in Fig. 6 gezeigten Stellung zu drehen. Dem weiteren Ausziehen des Messers aus dem Boden leistet der Flügel --8-- den geringsten Widerstand.
Wie aus der Beschreibung zu ersehen ist, weist der grabenlose Dränleger ein sehr vollkommenes System der Verbindung mit dem Schlepper und der Lagesteuerung des Schneidenarbeitsorgans auf, das die Möglichkeit bietet, die abgedeckte waagrechte Dränage mit einer Genauigkeit zu verlegen, die den höchsten Anforderungen bei einer Verlegungsgeschwindigkeit gerecht wird, die nur durch die Zugkraftmöglichkeiten des Schleppers in verschiedenen Böden in einem Gelände begrenzt ist, dessen Oberfläche sich durch beträchtliche Unebenheiten kennzeichnet.
Der Dränleger bereitet dem Hersteller keine zusätzlichen Schwierigkeiten, die mit der Verwendung neuer, bisher unbekannter Zubehörteile im Zusammenhang stehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Grabenloser Dränleger, der einen Rahmen mit einem daran befestigten Schneidenarbeitsorgan zum Verlegen von Dräns, das mit einem Hydraulikzylinder zur Änderung seiner Winkelstellung und einem Winkelstellungsgeber mit einem Verstärker-Umformer versehen ist sowie eine Vorrichtung zur Steuerung der Höhenlage des Arbeitsorgans enthält, die in Form eines mit dem erwähnten Arbeitsorgan verbundenen, um eine waagrechte Querachse drehbaren Auflagers, das einen Hydraulikzylinder für dessen Drehung
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einen Hydraulikzylinder (12) für seine Drehung und einen zusätzlichen Verstärker-Umformer (7) mit einem am Arbeitsorgan (1) angeordneten Geber (6) seiner Höhenlage verbunden und als beiderseits von dem
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