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Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Baumaschine zum Bearbeiten von Fahrbahnen oder Bodenoberflächen mit einem von einem Fahrwerk getragenen Maschinenrahmen und einer an dem Maschinenrahmen angeordneten und um eine quer zur Arbeitsrichtung der Baumaschine verlaufenden Drehachse drehbaren Fräswalze.
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Zur Bearbeitung von Fahrbahnen sind selbstfahrende Fräsmaschinen bekannt, die über eine mit Fräswerkzeugen bestückte Fräswalze verfügen. Da die Fräswerkzeuge einer hohen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind, ist eine ausreichende Kühlung der Werkzeuge erforderlich. Es ist bekannt, die Fräswerkzeuge mit einem Kühlmittel zu besprühen, das in einem Kühlmittelreservoir bereitgestellt wird.
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Zum Kühlen der Fräswerkzeuge verfügen die bekannten Fräsmaschinen über eine Düsenanordnung, die eine Vielzahl von parallel zur Drehachse der Fräswalze angeordneten Düsen umfasst. Die Düsen erzeugen jeweils einen Flachstrahl, der orthogonal oder tangential zu der Mantelfläche der Fräswalze ausgerichtet ist. Da sich die einzelnen Flachstrahlen teilweise überlappen, entsteht ein gemeinsamer sich über die Arbeitsbreite der Fräswalze erstreckender und auf die Mantelfläche der Walze gerichteter Sprühstrahl.
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Die bekannten Kühleinrichtungen für Fräswerkzeuge haben sich in der Praxis bewährt. Nachteilig ist jedoch der relativ hohe Verbrauch an Kühlmittel, der entweder einen ausreichend großen Kühlmitteltank oder das Nachfüllen des Kühlmitteltanks während einer Arbeitsschicht erforderlich macht. Die Vergrößerung des Kühlmitteltanks führt aber zu einer Erhöhung des Gewichts der Baumaschine sowie der Zunahme der äußeren Abmessungen, während die Nachfüllung des Kühlmitteltanks die Verfügbarkeit der Baumaschine verringert.
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Die
DE 102 13 017 A1 beschreibt eine Fräsmaschine mit einer Kühleinrichtung, die eine Vielzahl von Düsen aufweist, die entlang einer parallel zur Drehachse der Fräswalze verlaufenden Achse angeordnet sind. Zur Verringerung des Verbrauchs an Kühlmittel wird vorgeschlagen, die zugeführte Menge an Kühlmittel in Abhängigkeit von einem Kennwert zu steuern, der für die momentane Arbeitsleistung der Fräswalze charakteristisch ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Baumaschine mit einem verringerten Verbrauch an Kühlmittel zum Kühlen der Fräswerkzeuge der Fräswalze zu schaffen, so dass die Abmessungen des Kühlmittelreservoirs verringert und/oder die Verfügbarkeit der Baumaschine erhöht werden kann. Darüber hinaus ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verringerung des Verbrauchs an Kühlmittel zum Kühlen der Fräswerkzeuge der Fräswalze einer Baumaschine anzugeben.
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Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 11. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Baumaschine weist eine Kühleinrichtung zum Besprühen der Fräswerkzeuge der Fräswalze mit einem Kühlmittel aus einem Kühlmittelreservoir auf. Die Kühleinrichtung ist derart ausgebildet, dass mindestens ein im Wesentlichen parallel zu der Drehachse der Fräswalze verlaufender Kühlmittelstrahl erzeugt wird. Zur Kühlung der Fräswerkzeuge ist ein einziger Kühlmittelstrahl ausreichend, der quer zur Arbeitsrichtung der Fräswalze verläuft. Während sich die Fräswalze dreht, treten die Fräswerkzeuge der Fräswalze nacheinander durch den Kühlmittelstrahl. Auf Grund der relativ dichten Anordnung der Fräswerkzeuge in Umfangsrichtung der Fräswalze sind die Zeitintervalle, in denen kein Fräswerkzeug von einem Kühlmittelstrahl getroffen wird, relativ kurz. Dadurch kann der Kühlmittelverbrauch gesenkt werden. Richtet man den Strahl hingegen senkrecht auf die Mantelfläche der Fräswalze, dann kommt pro Umdrehung nur einmal ein Fräswerkzeug an dem Strahl vorbei, weil auf einer Umfangslinie nur ein Werkzeug sitzt. Mit der axialen Ausrichtung des Kühlmittelstrahls ist die Kühlung sehr effizient, da die Fräswerkzeuge unmittelbar nacheinander durch den Kühlmittelstrahl treten.
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Der Kühlmittelstrahl kann unterschiedlich ausgebildet sein, solange sich der Strahl im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Fräswalze erstreckt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kühlmittelstrahl ein Vollstrahl oder Punktstrahl, der eine hohe spezifische Strahlkraft hat. Der Kühlmittelstrahl kann aber auch ein Flachstrahl mit einem Kegel sein, der einen sehr kleinen Winkel hat. Die bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Vollstrahl entlang einer kreiszylindrischen Mantelfläche verläuft, auf der die Fräswerkzeuge der Fräswalze angeordnet sind, so dass der Vollstrahl unmittelbar auf die Fräswerkzeuge trifft. Bei Fräswalzen, deren Fräswerkzeuge Rundschaftmeißel sind, die eine kappenförmige Meißelspitze aufweisen, verläuft der Vollstrahl entlang der kreiszylindrischen Mantelfläche, auf der die Meißelspitzen angeordnet sind. Der Vollstrahl verläuft vorzugsweise entlang einer kreiszylindrischen Mantelfläche, deren Durchmesser kleiner als der Schnittkreis der Fräswalze ist, so dass auch bei den verschleißenden Meißelspitzen sichergestellt ist, dass der Vollstrahl immer auf die Meißelspitzen trifft.
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Eine Ausführungsform der Kühleinrichtung weist mindestens eine Düse auf, die auf einer der beiden Längsseiten des Maschinenrahmens neben der Fräswalze derart angeordnet ist, dass ein parallel zu der Drehachse der Fräswalze verlaufender Kühlmittelstrahl erzeugt wird. Diese Ausführungsform ist für Fräswalzen bestimmt, bei denen am Umfang der Walze entlang einer Achse, die parallel zur Drehachse der Fräswalze verläuft, nur ein Fräswerkzeug angeordnet ist, das von dem Kühlmittelstrahl seitlich getroffen wird.
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Eine alternative Ausführungsform der Kühleinrichtung sieht mindestens eine Düse auf beiden Längsseiten des Maschinenrahmens vor. Diese Ausführungsform ist für Fräswalzen bestimmt, bei denen zwei Fräswerkzeuge auf einer parallel zur Drehachse der Fräswalze verlaufenden Achse angeordnet sind. Das auf der einen Seite befindlich Fräswerkzeug wird mit der einen Düse von der einen Seite und das auf der anderen Seite befindliche Fräswerkzeug mit der anderen Düse von der anderen Seite besprüht.
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Die auswechselbaren Fräswerkzeuge der bekannten Fräswalzen sitzen in Werkzeughaltern, die ebenfalls einem Verschleiß ausgesetzt sind. Mit zunehmendem Verschleiß der Werkzeughalter verringert sich der Abstand zwischen der Spitze der Fräsmeißel und der Drehachse der Fräswalze. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht daher vor, dass der Abstand des Kühlmittelstrahls zu der Drehachse der Fräswalze verändert werden kann.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Kühleinrichtung eine in unterschiedlichen radialen Abständen zu der Drehachse der Fräswalze feststellbare Düse auf, so dass der parallel zur Drehachse der Fräswalze verlaufende Kühlmittelstrahl exakt auf das Fräswerkzeug ausgerichtet werden kann.
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Bei einer alternativen Ausführungsform weist die Kühleinrichtung mehrere in unterschiedlichen radialen Abständen zu der Drehachse der Fräswalze angeordnete Düsen auf, wobei eine Ventilanordnung zum Zu- und Abschalten der einzelnen Düsen vorgesehen ist. Folglich kann diejenige Düse zugeschaltet werden, deren Kühlmittelstrahl auf das Fräswerkzeug trifft, während die anderen Düsen abgeschaltet werden können. Darüber hinaus können auch mehrere Düsen gleichzeitig zugeschaltet werden. Die Zu- und Abschaltung der betreffenden Düsen kann manuell oder automatisch erfolgen.
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Die Kühleinrichtung weist vorzugsweise eine das Kühlmittelreservoir mit der mindestens einen Düse verbindende Druckleitung auf, wobei in der Druckleitung eine Druckpumpe vorgesehen ist. Die Druckpumpe ist vorzugsweise eine Hochdruckpumpe, die einen zur Erzeugung eines Vollstrahls ausreichenden Druck erzeugt.
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Das Kühlmittelreservoir ist vorzugsweise ein am Maschinenrahmen angeordneter Kühlmitteltank. Anstelle eines großen Tanks, können aber auch mehrere kleine Tanks vorgesehen sein.
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Die Fräswalze ist vorzugsweise in einem Walzengehäuse angeordnet, wobei die Düsen der Kühlmitteleinrichtung an einer oder beiden Längsseiten des Maschinenrahmens vorzugsweise am Walzengehäuse angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Düsen außerhalb des Walzengehäuses angeordnet. Sie können aber auch innerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kühlen der Fräswalze zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein im Wesentlichen parallel zu der Drehachse der Fräswalze verlaufender Kühlmittelstrahl erzeugt wird, der seitlich auf die Fräswerkzeuge gerichtet wird. In Abhängigkeit von dem Fräswalzentyp kann ein Kühlmittelstrahl von nur einer Längsseite der Baumaschine oder jeweils ein Kühlmittelstrahl von beiden Längsseiten auf die Fräswerkzeuge gerichtet werden. Der Abstand des Kühlmittelstrahls zu der Drehachse der Fräswalze wird vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Verschleiß der Fräswerkzeuge verändert.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren im Einzelnen erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Straßenfräsmaschine in vereinfachter Darstellung,
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2 eine erste Ausführungsform der Kühleinrichtung der Straßenfräsmaschine zusammen mit der Fräswalze in schematischer Darstellung,
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3A eine Seitenansicht der Fräswerkzeuge der Fräswalze von 2 in vergrößerter Darstellung,
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3B eine feststellbare Düse in vergrößerter Darstellung,
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3C eine Düsenanordnung mit mehreren Düsen in vergrößerter Darstellung und
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4 eine zweite Ausführungsform der Kühleinrichtung zusammen mit der Fräswalze in schematischer Darstellung.
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1 zeigt die wesentlichen Komponenten einer Straßenfräsmaschine als Beispiel für eine Baumaschine zur Bearbeitung von Fahrbahnen oder Bodenoberflächen, die einen Maschinenrahmen 1 und ein Fahrwerk 2 aufweist. Die Baumaschine kann aber auch ein.
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Recycler oder Surface Miner sein. Das Fahrwerk 2 der Fräsmaschine umfasst vier Kettenlaufwerke 2A. 2B, die an der Vorder- und Rückseite des Maschinenrahmens 1 angeordnet sind, der eine in Fahrtrichtung 10 vordere Seite 1A, eine Rückseite 1B sowie zwei Längsseiten 1C, 1D aufweist.
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Die Straßenfräsmaschine verfügt über eine Fräseinrichtung 4, die unterhalb des Maschinenrahmens 1 angeordnet ist. Das abgefräste Fräsgut wird mit einer an der Vorderseite des Maschinenrahmens angeordneten Fördereinrichtung 5 abgeführt.
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Die Fräseinrichtung 4 umfasst eine Fräswalze 6 und einen Fräswalzenantrieb 7. Die Fräswalze 6 ist in einem Fräswalzengehäuse 8 angeordnet, das die Fräswalze umschließt. Das Fräswalzengehäuse 8 befindet sich unterhalt des Maschinenrahmens 1 zwischen den vorderen und hinteren Kettenlaufwerken 2A, 2B. Zur Kühlung der Werkzeuge der Fräswalze 6 ist eine in 1 nicht dargestellte Kühleinrichtung vorgesehen, die Kühlmittel aus einem Kühlmittelreservoir 16 auf die Werkzeuge der Fräswalze sprüht. Das Kühlmittelreservoir 16 kann ein in Arbeitsrichtung 10 vor der Fräseinrichtung 4 angeordneter Kühlmitteltank sein.
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2 zeigt in schematischer Darstellung das Fräswalzengehäuse 8 zusammen mit einer Fräswalze 6, die gegen einen anderen Fräswalzentyp auswechselbar ist. Die mit Fräswerkzeugen 11 bestückte Fräswalze 6 rotiert um eine Drehachse 12, die quer zur Arbeits- oder Vorschubrichtung 10 der Fräsmaschine verläuft, wobei die Fräswalze sich über die Arbeitsbreite der Maschine erstreckt.
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3A zeigt die Fräswerkzeuge 11 der Fräswalze 6 in vergrößerter Darstellung. Die gegenüber der Mantelfläche 6A der Fräswalze 6 schräggestellten Fräswerkzeuge 11 sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Rundschaftmeißel 11, die eine kappenförmige Meißelspitze 11A aus besonders verschleißfestem Material, beispielsweise Hartmetall, oder Polykristallinen Diamant (PKD) aufweisen. Die Meißelspitze 11A ist fest mit einem Meißelkörper 11B verbunden, der auswechselbar in einem Meißelhalter 11C eingesetzt ist. Beim Betrieb der Fräsmaschine ist der Rundschaftmeißel 11 und insbesondere die Meißelspitze 11A einem starken Verschleiß ausgesetzt. Daher werden die Rundschaftmeißel 11 regelmäßig ausgetauscht. Einem Verschleiß sind auch die Meißelhalter 11C ausgesetzt. Der Verschleiß der Meißelhalter 11C führt dazu, dass die Meißelspitze 11A sich entlang der Achse 11D des Meißels radial nach innen verschiebt. Dadurch verringert sich der Abstand a zwischen Meißelspitze 11A und der Drehachse 12 der Fräswalze 6. Dieser Verschleiß vollzieht sich aber über eine viel größere Zeitspanne, so dass die Meißelhalter nicht ständig auszutauschen sind.
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Bei dem Ausführungsbeispiel von 2 weist die Kühleinrichtung 21 eine Düse 13 auf, die auf einer Längsseite 1C, 1D des Maschinenrahmens 1 neben der Fräswalze 6 am Fräswalzengehäuse 8 angeordnet ist. Die Düse 13, die an einem Teil 1E des Maschinenrahmens 1 auf der Höhe der Fräswerkzeuge 11 befestigt ist oder auch direkt an dem Fräswalzengehäuse befestigt sein kann, erzeugt einen sich parallel zur Drehachse 12 der Fräswalze 6 verlaufenden Kühlmittelstrahl 14, der seitlich auf die Meißelspitzen 11A der sich durch den Kühlmittelstrahl bewegenden Fräsmeißel 11 der rotierenden Fräswalze 6 trifft. Die Düse 13 kann in einer Ausnehmung 8B der Seitenwand 8A des Fräswalzengehäuses 8 sitzen.
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In 2 ist die Abwicklung der Fräswalze 6 mit den Fräsmeißeln 11 dargestellt. Die Kühleinrichtung 21 von 2 ist für einen Fräswalzentyp bestimmt, bei dem immer nur ein Fräsmeißel 11 auf einer parallel zu der Drehachse 12 der Fräswalze 6 verlaufenden Achse 15 angeordnet ist. Folglich kann der Kühlmittelstrahl nacheinander auf sämtliche Fräsmeißel treffen, die unmittelbar hintereinander in kurzer zeitlicher Folge durch den Kühlmittelstrahl treten. Der Verbrauch an Kühlmittel ist daher relativ gering.
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Für eine ausreichende Kühlung des Fräsmeißels 11 ist ein einziger Kühlmittelstrahl 14 ausreichend. Der Kühlmittelstrahl ist vorzugsweise ein Vollstrahl.
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Es können auch mehrere Kühlmittelstrahlen auf unterschiedlichen Durchmessern und/oder über den Umfang verteilt angeordnet sein, um die Kühlung zu verbessern. Um eine dazu vergleichbare Kühlleistung mit radial ausgerichteten Düsen zu erreichen, wird hingegen eine ungleich höhere Anzahl an Düsen benötigt. Beispielsweise würden bei radialer Ausrichtung der Strahlen bei dem Ausführungsbeispiel von 2 für die Kühlung aller Fräswerkzeuge 18 radial gerichtete Strahlen 23 benötigt Das Kühlmittel wird in einem Kühlmitteltank 16 bereitgestellt. Von dem Kühlmitteltank 16 führt eine Kühlmittel-Leitung 17 zu der Düse 13. Der für die Düse 13 erforderliche Druck wird mit einer Hochdruck-Pumpe 18 erzeugt, die zwischen Kühlmitteltank 16 und Düse 13 vorgesehen ist.
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Mit zunehmendem Verschleiß der Werkzeughalter 11C kann es erforderlich sein, den Abstand a zwischen dem Kühlmittelstrahl 14 und der Drehachse 12 zu verringern, so dass der Kühlmittelstrahl 14 immer auf die Meißelspitzen 11A der Fräsmeißel 11 trifft.
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Bei einer Ausführungsform ist die Düse 13 verschiebbar angeordnet, wobei die Düse in unterschiedlichen Positionen P1, P2, P3 festgestellt werden kann. 3B zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer feststellbaren Düse 13 in vereinfachter Darstellung. Die Düse 13 ist auf einer gegenüber den Fräswerkzeugen 11 schräggestellten Achse 13A in einem Langloch 13B verschiebbar, das in einer Seitenwand 8A des Fräswalzengehäuses 8 oder an einem Teil des Maschinenrahmens 1 vorgesehen ist. 3B zeigt auch eine Ansicht auf die Außenseite der Seitenwand 8A des Walzengehäuses 8. Die Düse 13 ist an einem Düsenhalter 13C befestigt, der mittels einer nur schematisch dargestellten Feststellschraube 13D in den unterschiedlichsten Positionen, beispielsweise in den Positionen P1, P2, P3, an der Seitenwand 8A des Walzengehäuses 8 befestigt werden kann. Durch Verschieben der Düse 13 in dem Langloch 13B kann der radiale Abstand a zu der Drehachse 12 der Fräswalze 6 exakt auf die korrekte Position eingestellt werden. Das Langloch 13B kann auch eine Kurve beschreiben. Es ist auch möglich, dass die Düse 13 auf einer orthogonal zu der Mantelfläche 6A der Fräswalze 6 verlaufenden Achse verschiebbar geführt ist.
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Eine alternative Ausführungsform sieht anstelle einer einzigen verschiebbar geführten Düse eine Düsenanordnung 19 vor, die eine Mehrzahl von fest angeordneten Düsen 13', 13'', 13''' aufweist. 3C zeigt die Düsenanordnung 19 mit den Düsen 13', 13'', 13''' und den Fräsmeißeln 11 in vereinfachter schematischer Darstellung. Die Düsen sind derart sangeordnet, dass der Abstand a1, a2, a3 zwischen den Kühlmittelstrahlen 14 und der Drehachse 12 dem Verschleißbild der Werkzeughalter 11C entspricht. Zum Zu- und Abschalten der Kühlmittelzufuhr zu den einzelnen Düsen 13', 13'', 13''' ist eine nur schematisch dargestellte Ventilananordung 20 vorgesehen, die von einer Steuereinheit angesteuert werden kann.
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4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Kühleinrichtung 21 die für einen anderen Fräswalzentyp bestimmt ist. Diese Ausführungsform, die auch für den Fräswalzentyp von 2 geeignet ist, unterscheidet sich dadurch, dass sowohl auf der in Arbeitsrichtung 10 rechten Längsseite 1D als auch auf der in Arbeitsrichtung 10 linken Längsseite 1C des Maschinenrahmens 1 jeweils eine Düse 13L, 13R am Fräswalzengehäuse 8 neben der Fräswalze 6 angeordnet ist. Die einander entsprechenden Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Druckmittel-Leitung 17 führt bei diesem Ausführungsbeispiel zu beiden Düsen 13L, 13R, die jeweils vorzugsweise einen Vollstrahl erzeugen, die auf einer gemeinsamen parallel zur Drehachse 12 der Fräswalze 6 verlaufenden Achse verlaufen können.
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Die Fräswalze 6 von 4 hat die doppelte Arbeitsbreite wie die Fräswalze von 2. Die Fräsmeißel 11 sind bei dem Fräswalzentyp von 4 derart umfangsmäßig angeordnet, dass jeweils zwei Fräsmeißel 11 auf einer Achse 15 liegen, die parallel zu der Drehachse 12 der Fräswalze 6 verläuft. In 4 sind zwei Fräsmeißel mit 11L und 11R bezeichnet, die auf einer gemeinsamen Achse 15 liegen. Während der Rotation der Fräswalze trifft der Kühlmittelstrahl 14 der rechten Düse 13R auf den rechten Fräsmeißel 11R und der Kühlmittelstrahl der linken Düse 13L auf den linken Fräsmeißel 11L. Folglich werden immer zwei Fräsmeißel gleichzeitig gekühlt.
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Die beiden Düsen 13L, 13R der Kühleinrichtung 21 von 4 können wieder feststellbare Düsen (3B) sein oder Düsen einer Düsenanordnung 19 mit einer Mehrzahl von feststehenden Düsen 13', 13'', 13''' sein (3C).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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