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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Umschwenken der an einem Schaufelrad angeordneten Schaufeln bei in Drehrichtung umkehrbaren Schaufelrädern für Bagger, Lader, Rücklader oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Angetrieben durch den vorhandenen Schaufelradantrieb erfolgt mittels dieser Vorrichtung ein drehrichtungsabhängiges Umlegen der als Schaufeln, Becher oder Eimer ausgebildeten Gutaufnahmeorgane. Die Schaufeln, Becher oder Eimer für diese Maschinen werden im Folgenden nur noch als Schaufeln bezeichnet.
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Fördergeräte mit Schaufelrädern z. B. bei Brücken-Reclaimern auf Umschlagslagerplätzen benötigen, um in beiden Arbeitsrichtungen entlang der Längshalde arbeiten zu können, die Ausrüstung mit zweiseitig wirkenden oder umschwenkbaren Schaufeln. Bei existierenden Konstruktionen erfolgt dieses Entriegeln, Umklappen und Verriegeln entweder durch manuellen Zugriff des Bedienpersonals oder selbsttätig. Bei Maschinen mit manuell schwenkbaren Schaufeln werden diese bisher für die jeweilige Dreh- und Arbeitsrichtung in eine fest vorgegebene Arbeitsposition gestellt, werden dort fixiert und verharren in dieser festen Position mit fest vorgegebenem Anstellwinkel.
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Bei manuell schwenkbaren Schaufeln sind durch das Bedienpersonal die großen Lasten der Schaufeln zu bewältigen. Durch Wirkung des Eigengewichts ist die Klappbewegung unkontrolliert und dadurch riskant. Die Schaufeln schlagen beim Umklappen gegen die Tragkonstruktion des Schaufelrades. Zum Entriegeln der Schaufeln muss sich das Bedienpersonal in den Schwenkbereich der Schaufeln begeben. Damit entsteht ein großes Unfallrisiko für die Bediener. Die Verriegelungen verschmutzen und klemmen dadurch. Die Verriegelung in der neuen Endstellug ist problematisch. Der Zeitaufwand zum Umstellen aller auf dem Schaufelradumfang angeordneten Schaufeln ist hoch.
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Ein Trommelrückladegerät, bei dem die Schaufeln selbsttätig umklappen, ist aus der Druckschrift
DE 25 13 400 C2 bekannt. Die Schaufeln werden geschwenkt und drehrichtungsabhängig jeweils in einer der beiden Endpositionen festgehalten. Das Wechseln von einer Endstellung in die andere erfolgt selbsttätig drehrichtungsabhängig durch den Widerstand, den das Fördergut auf die Schaufeln ausübt. Die Schaufeln sind mit entgegengesetzt zueinander angeordneten Schneiden versehen und können dadurch je nach Drehrichtung der Trommel in beide Richtungen Gut aufnehmen. Nachteilig sind bei dieser Lösung der Verschleiß der Festhalteeinrichtung der Schaufeln gegenüber der Trommel und deren Verschmutzung mit Fördergut, die sich damit stetig verändernde Haltekraft sowie der davon abhängige Zeitpunkt der Schwenkung. Außerdem werden bei Drehrichtungsänderung der Trommel und plötzlichem Einwirken der Kraft des Fördergutes in die entgegengesetzte Richtung die Schaufeln ruckartig aus der Festhalteeinrichtung herausgerissen und rasten nach Zurücklegung des Schwenkweges ungebremst und ungefedert schlagartig in die Festhalteeinrichtung der gegenüberliegenden Seite wieder ein. Dies bewirkt wiederum einen zusätzlichen Verschleiß der Festhalteeinrichtungen. Wenn mehrere, jeweils in einer waagerechten Linie angeordnete Schaufeln gleichzeitig schlagartig umschwenken, so bewirkt dies eine extreme Stoßbelastung für die Schaufeln, die Trommel und deren Antrieb.
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Frei bewegliche Schaufeln sind an der Trommel oder dem Schaufelrad drehbar gelagert und können willkürlich zwischen zwei festen Endanschlägen pendeln. Durch diese freie Pendelbewegung ist der Freischnitt der Schaufeln und das Umschwenken in die jeweilige Arbeitsposition für die beiden Drehrichtungen selbsttätig gegeben. Diese Schaufeln können großvolumig ausgelegt werden für alle Fördergüter und große Masseströme. Bei jeder Umdrehung der Trommel schlagen diese Schaufeln jedoch unter Einwirkung der Schwerkraft, der Schneidkraft in der Halde und dem Gewicht des Förderguts haldenseitig, rückwärts gerichtet hart an den oder die rückseitigen Endanschlag/-anschläge an. Nach dem Austritt aus der Halde, und der Entleerung der Schaufel im oberen Bereich der Trommel fallen diese Schaufeln dann beim Umlauf auf der der Halde gegenüberliegenden Seite unter Einwirkung der Schwerkraft mit hartem Anschlag auf den vorwärtsgerichteten Endanschlag.
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Dieses permanente Pendeln mit zwei harten Anschlägen jeder Schaufeln pro Umdrehung der Trommel verursacht einen starken Verschleiß der Endanschläge und der Schaufeln, hohe dynamische Belastungen in der Trommel und deren Antrieben bis hin zu zyklischen Spitzen in der Stromaufnahme der Antriebsmotore. Diese Belastungen sind extrem hoch, wenn mehrere parallele Schaufeln reihenweise gleichzeitig umschwenken. Strukturschäden und Risse in den Trommeln und Schaufelrädern sind die häufige Folge.
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Aus der Patentschrift
DE 25 43 529 A1 ist das Prinzip von kippbaren Schaufeln für ein Baggerschaufelrad mit zwei Drehrichtungen und Federrückstellung bekannt. Dieses Prinzip der kippbaren Baggerschaufeln wurde bisher in der Praxis nicht angewendet, da es in der aufgezeigten Ausführung technisch nicht realisierbar und der beabsichtigte Effekt fraglich gegenüber den konstruktiven Nachteilen ist. Nachteilig sind das sofortige Kippen der Baggerschaufeln in die jeweilige Endlage sowie die extreme Eingriffstiefe der Schaufeln beim ersten Eintritt in die Halde mit konstantem Schneidwinkel. Diese verursachen, dass bereits beim Eintritt der Schneide in die Halde viel Material aufgenommen und im weiteren Durchlauf durch die Halde das Material in der gefüllten Schaufel angestaut und nach oben geschoben wird, das nach dem Austritt der Schneide aus der Halde entgegen der Drehrichtung des Schaufelrades zurückläuft. Dadurch werden der beabsichtigte Freischnitt der Schaufeln nicht erreicht und viel unnötige Walkarbeit in die Halde eingetragen. Die Anwendung des Prinzips der federnd kippbaren Schaufeln für Trommelrücklader mit geringer Eingriffstiefe ist in der o. g. Patentschrift genau aus den vorgenannten Nachteilen nicht aufgeführt. Eine gattungsgemäße Vorrichtung wird durch die
DE 725 729 A beschrieben, welche einen Schaufelradbagger mit einem in der Drehrichtung umkehrbaren Schaufelrad und mit um eine senkrecht zur lotrechten Schaufelradlängsebene verlaufende Achse drehbar gelagerten Eimern offenbart, die mechanisch in beide Drehrichtungen umstellbar sind, wobei die Eimer eine über ihre Drehachse hinausgehende Verlängerung aufweisen, die mittels an ihnen befestigten Bolzen in Langlöchern eines am Schaufelradkörper drehbar gelagerten und mittels einer Sperrvorrichtung mit dem drehbaren Schaufelradkörper oder dem feststehenden Schaufelradteil kuppelbaren und entkuppelbaren Schaltringes eingreifen, durch den die Eimer in ihren beiden Arbeitsstellungen festlegbar sind.
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Aufgabe
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Ausgehend von der
DE 725 729 A ist es Aufgabe der Erfindung bei einem Gutaufnahmegerät das selbstätige Entriegeln, Umstellen/Umlegen und Wiederverriegeln der Schaufel bei der Änderung der Drehrichtung des Schaufelrades zu vereinfachen. Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Schaufeln werden schwenkbar am Schaufelradkörper oder Trommelmantel befestigt. Diese sind symmetrisch zur Schwenkachse ausgeführt, um gleiche Bedingungen für die wechselnden Dreh- und Arbeitsrichtungen ohne Umbau, manuellen Eingriff oder Arretierung zu realisieren. Die Vorrichtung zum Umstellen der Schaufelanordnung sollte auf dem gleichen Fahrrahmen angeordnet sein, auf dem auch das Schaufelrad verlagert ist. Voraussetzung für die Funktion der Umstellvorrichtung ist eine sehr gute Fertigungsqualität des Schaufelrades und ein guter Rundlauf. Zum Umstellen der Arbeitsrichtung der Schaufeln darf das Schaufelrad nicht im Eingriff mit dem aufzunehmenden Gut stehen. Die Schaufeln müssen leer sein. Durch horizontales Anfahren an den Schaufelradrahmen (manuell, elektrisch oder hydraulisch betätigt) wird die Umstellvorrichtung in ihre Ausgangsposition am obersten Sektor des Schaufelrades gebracht. Initiatoren und die Ansteuerung des Schaufelradantriebes über Frequenzumformer gewährleisten, dass immer der freie Zwischenraum zwischen zwei Schaufeln angefahren wird. Die Umstellvorrichtung besteht aus dem beweglichen Schlitten und einer darauf befestigten kombinierten Umstellvorrichtung. Zu der kombinierten Umstellvorrichtung gehören eine senkrecht stehenden Kurvenkulisse zur Führung der an den Schaufeln angeordneten Kippbolzen und einer rechtwinklig dazu liegenden Kurvenkulisse, welche die Funktion der Ent- und Verriegelung der Fixierungsbolzen übernimmt. Die Anordnung der Kulissen zueinander garantiert die genaue zeitliche Abstimmung der Funktionen zueinander. Die wesentlichen Vorteile der erfinderischen Lösung sind die einfache und robuste konstruktive Ausführung des Verstell- und Arretierungsmechanismus für die, in Abhängigkeit der Drehrichtung, selbsttätig schwenkenden Schaufeln. Die Anordnung des Verstellmechanismus kann in der oberen Fördergut freien Zone des Schaufelrades bzw. der Trommel erfolgen, weil keine Nutzung des Schaufel-Eigengewichts erfolgt. Der Wechsel der Arbeitsrichtung der Gesamtmaschine ist in einer viel kürzeren Zeit durchführbar. Eine Automatisierung der Schaufelumstellung ist möglich. Die Verfügbarkeit und die Produktivität der Maschine wird gesteigert.
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Das Bedienpersonal muss nicht in den Schwenkbereich der Schaufeln, sowie in den Arbeitsbereich der Maschine treten und hat ggf. nur eine überwachende Funktion. Das Unfallrisiko und der körperliche Kraftaufwand des Bedienpersonals wird erheblich reduziert. Da die Änderungen des bestehenden Schaufeldesings nur die Seitenwand der Schaufel betreffen, ist ein Nachrüsten bei bestehenden Maschinen unter Umständen möglich, sofern die erforderlichen Fertigungsgüten eingehalten wurden und der Freiraum für die Verstelleinheit gegeben sind.
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Ausführungsbeispiel
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen den oberen Bereich eines mit Schaufeln bestückten Schaufelrades in einer perspektivischen Darstellung, wobei die obere Schaufel nach
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1 in einer bisherigen Ausgangsstellung,
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2 in einer mittleren Schwenkstellung und
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3 in einer neuen Endstellung
dargestellt ist.
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Auf dem Körper des Schaufelrades 3 sind sechs Schaufeln 1 in Reihe in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Die Drehrichtung des Schaufelrades 3 ist nach 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet. Nach den drei Zeichnungen ist jede der Schaufeln 1 in einer Schwenkachse 2 am Umfang des Schaufelrades 3 gelagert. Für jede der Schaufeln 1 ist ein erster und ein zweiter Verriegelungsbolzen 4, 5 vorgesehen. In der Zeichnung nach 1 steht der erste Verriegelungsbolzen 4 und in der Zeichnung nach 3 der zweite Verriegelungsbolzen 5 mit der oberen Schaufel 1 im Bereich der Anlagestücke 11 in funktioneller Verbindung. In der Zeichnung nach 2 steht keiner der beiden Verriegelungsbolzen 4 und 5 mit der Schaufel 1 im Eingriff.
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Das selbstätige Umlegen der Schaufelln 1 erfolgt mittig im oberen Bereich des Schaufelrades. In diesem Bereich ist auch während des Arbeitsprozesses kein direkter Kontakt zum Fördergut vorhanden. Die Vorrichtung 6 zum Umstellen der Schaufelanordnung ist auf einem gemeinsamen Modul verschieblich gegenüber dem Tragrahmen 7 angeordnet, auf dem das Schaufelrad 3 verlagert ist. Dieses Modul ist zeichnerisch nicht dargestellt. Voraussetzung für die Funktion der Umstellvorrichtung 6 sind eine hohe Fertigungsqualität des Schaufelrades 3 und ein genauer Rundlauf. Zum Umstellen darf das Schaufelrad 3 nicht im Eingriff mit dem aufzunehmenden Gut stehen. Die Schaufeln 1 sind geleert. Durch das horizontale Anfahren von Modul mit Umstellvorrichtung 6 parallel zur Schwenkachse 2 der Schaufeln 1 in die Richtung der Schaufeln 1 wird die Umstellvorrichtung 6 in ihre Ausgangsposition am obersten Sektor des Schaufelrades 3 gebracht. Das Heranschieben der Umstellvorrichtung 6 erfolgt durch einen elektrischen oder hydraulischen Antrieb. Initiatoren und die Ansteuerung des Schaufelradantriebes über Frequenzumformer gewährleisten, dass immer der freie Zwischenraum zwischen zwei Schaufeln 1 angefahren wird. In dieser abgesicherten Endposition erfolgt das Umlegen der Schaufeln 1 auf dem Schaufelrad 3 in ihre entgegengesetzte Endlage. Die Schaufeln 1 am Schaufelrad 3 sind symmetrisch für beide Arbeitsrichtungen aufgebaut. Die der Vorrichtung 6 zugewandte Seitenwand 10 jeder Schaufel 1 besitzt einen überall gleichermaßen aufgeschweißten Kipp-Bolzen 60. Zusätzlich sind symmetrisch neben dem Schaufeldrehpunkt im Schatten der Schneidenkante der Schaufel 1 zwei Stück Auflageflächen 11 angeordnet. Über diese Auflageflächen greift der jeweilige Verriegelungsbolzen 4, 5 die Schaufel 1 in einer der beiden Endpositionen hält. Für jede der Schaufeln 1 sind zwei gekapselte Verriegelungsbolzen 4, 5 vorgesehen. Die Verriegelungsbolzen 4, 5 sind gegen Verdrehen gesichert und werden durch Federkraft unterstützt. In jeder der beiden Endstellungen einer Schaufel 1 wird zum Festhalten der Schaufel 1 ein Verriegelungsbolzen 4 bzw. 5 in Eingriff gebracht. Der zweite Verriegelungsbolzen 5 bzw. 4 befindet sich nicht im Eingriff. An den äußeren Enden der Verriegelungsbolzen 4, 5 befindet sich ein ebenfalls gegen Verdrehung gesicherter Mitnehmer, der starr mit dem Verriegelungsbolzen 4, 5 verbunden ist. Die Verriegelungsbolzen 4, 5 sind zum Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen abgekapselt.
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Die Umstellvorrichtung 6 besteht aus zwei Komponenten:
- • einer senkrechten Kurvenkulisse 61 zum Umklappen der Schaufel und
- • einer rechtwinklig zur Kurvenkulisse 61 angeordneten Kulisse 62 zur Ver- und Entriegelung der Verriegelungsbolzen 4, 5.
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Diese Komponenten 61, 62 sind so geformt und zueinander positioniert, dass eine planmäßige Abfolge der einzelnen Funktionen beim Umlegen der Schaufeln 1 erfolgt.
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Die Arbeitsweise beim Umschwenken einer Schaufel 1 von einer Entdstellung in die andere ist folgende:
Die bisherige Arbeitsrichtung des Schaufelrades 3 war rechtsdrehend. Dies ist in der Zeichnung nach 1 durch den bogenförmigen Pfeil dargestellt. Der Verriegelungsbolzen 4 hält die obere Schaufel 1 in dieser Stellung fest. Zum Umschwenken dieser Schaufel 1 in die andere Endstellung muß die Umstellvorrichtung 6 in Eingriff gebracht werden. Sie wird durch einen Linearantrieb in horizontaler Richtung parallel zur Schwenkachse 2 der Schaufel 1 zum Schaufelrad 3 hin bewegt und bleibt lagegesichert in der Endstellung stehen. Das Schaufelrad 3 wird durch den frequenzgesteuerten und im Schleichgang fahrenden Schaufelradantrieb bewegt. Dabei durchläuft zunächst der Mitnehmer des Verriegelungsbolzens 4 die Entriegelungskurve der Kulisse 62 der Ent- bzw. Verriegelungseinheit. Zum Zeitpunkt der vollständigen Entriegelung nach 2 befindet sich der Kippbolzen 60 bereits in der Kurvenkulisse 61 und bewegt sich in dieser zwangsweise in der Art, dass er die Schaufel 1 über ihr Drehgelenk 2 kippt und wieder auf der anderen Seite ablegt wird. Vor dem Ablegen durchläuft parallel dazu der Mitnehmer des neuen Verriegelungsbolzens 5 dessen Entriegelungskurve, so dass vor dem Ablegen der Schaufel 1 der Verriegelungsbolzen 5 entriegelt ist. Kurz nach dem Ablegen der Schaufel 1 durchläuft der Mitnehmer des Verriegelungsbolzens 5 die Verriegelungskurve der Kulisse 62 in der Art, dass die Verriegelungsfeder bei der Arretierung der Schaufel 1 zwangsweise erfolgt. Die Endsituation ist in 3 dargestellt. Danach durchlaufen nacheinander die weiteren Schaufeln 1 den Wirkungsbereich der Umstellvorrichtung 6 und werden dort umgelegt und in der neuen Arbeitsstellung verriegelt. Nachdem alle Schaufeln 1 in die neue Arbeitsstellung gebracht sind, wird das Modul mit Umstellvorrichtung 6 wieder vom Schaufelrad weg in seine Ausgangsstellung bewegt.
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Die erneute Umstellung der Schaufelanordnung erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaufel mit
- 10
- Seitenwand
- 11
- Anlagestück
- 2
- Schwenkachse
- 3
- Schaufelrad
- 4
- Verriegelungsbolzen
- 5
- Verriegelungsbolzen
- 6
- Umstellvorrichtung, bestehend aus
- 60
- Kippbolzen
- 61
- Kurvenkulisse
- 62
- Kulisse zur Ver- und Entriegelung der Verriegelungsbolzen 4, 5
- 7
- Tragrahmen
