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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen mit wieder aufladbarer Batterie, umgangssprachlich auch „Akku“ genannt und in folgendem oft als Akku abgekürzt, betriebenen elektrischen Spaten, der mittels wenigstens zwei rotierender Sägezahnkränze und darüber axial befestigten Förderschnecken sowohl sich in die Tiefe des Erdreiches treibt, als auch die Erde (Aushub) nach oben befördert. Somit wird beim Betätigen des Akkuspatens der Bediener sowohl beim Einstechvorgang des Grabens als auch beim Ausheben elektrisch unterstützt.
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Der Aushub kann in einem angekoppelten Behälter gesammelt werden, um ihn bei Bedarf zu transportieren - um aber auch die unmittelbare Umgebung sauber zu halten, was beispielsweise bei Arbeiten auf Rasenflächen erwünscht sein kann. Der elektrische Antrieb lässt sich vom Griff des Akkuspatens aus mittels eines Bedienelementes steuern.
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Der Akku macht den elektrisch unterstützten Spaten im Einsatz unabhängig von einem Stromanschluss. Besonders im Garten- und Landschaftsbau kann der Akkuspaten zu einer erheblichen Erleichterung der teilweise schweren körperlichen Arbeit führen.
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In der betrieblichen Praxis und in zahlreichen Veröffentlichungen existieren zwar bereits elektrisch unterstützte Spaten, allerdings unterstützen diese lediglich den Einstechvorgang des Grabens, nicht aber den oft wesentlich anstrengenderen Teil des Grabens - nämlich das Ausheben des Erdreiches.
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Darüber hinaus sind Erdbohrgeräte bekannt, die aber immer nur ein zylindrisches Loch in die Erde bohren, meist um Setzlinge zu pflanzen, oder um Bohrlöcher z.B. für Pfosten zu setzen. Bei zunehmender Größe stellt sich hier bei Handgeräten meist das Problem des großen Gegenmomentes, was die Arbeiten erschwert und weshalb große Erdbohrer teilweise nur durch geschultes Personal betrieben werden können.
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Des weiteren werden als Ausgrabhilfe die bekannten Mini-Bagger verwendet, die allerdings oft aus Platzgründen und, besonders im privaten Garten- und Landschaftsbau, aufgrund des hohen Kosten- und Beschaffungsaufwandes oft nicht infrage kommen.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2018 001 143 A1 ist ein Spaten bekannt, bei dem mittels einer Schlagvorrichtung das Einstechen des Spatenblattes mit dem Fuß unterstützt wird. Ähnliche Ansätze der Unterstützung des Spatenblattes beim Einstechen verfolgen auch folgende Schriften:
DE20 2009 007 615 U1 ,
EP 3 446 834 B1 ,
DE10 2005 016 445 A1 oder
CN 1 09 923 957 A . Eine elektrische oder motorische Unterstützung des Ausgrabvorgangs ist bei diesen Veröffentlichungen nicht vorgesehen.
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Aus
CN 2 13 485 634 U ist ein elektrischer handbetriebener Erdbohrer bekannt und aus WO 2012/ 084 043 A1 ist ein Motor angetriebener Erdbohrer bekannt, mit einer Hohlwelle zur Wiedereinführung von speziellem Material während des Bohrvorganges. Dabei wird in beiden Fällen nach oben befördertes Erdmaterial willkürlich um das Bohrloch verteilt und ist daher zum Graben oder Ausheben nicht geeignet.
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Aus
WO 2020/118 315 A1 ist eine Handschaufel mit einer Förderschnecke bekannt, die geeignet ist, kleinere Mengen von Erdreich aufzunehmen. Die Größe dieser Schaufel ist jedoch von den maximal aufzubringenden Kräften des Bedieners eingeschränkt, bei Größerem Förderschneckendurchmesser wird das vom Bediener zunehmend aufzubringende Gegenmoment problematisch, da hier nur eine Förderschnecke zur Anwendung kommt.
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Aus
US 4 293 041 A ist eine Art Handegge bekannt, die zwar mittels zweier gegensätzlich rotierender Grabwerkzeuge den Boden aufgräbt, aber weder dazu geeignet ist, Erdreich gezielt zu fördern und gezielt anzuhäufen, noch um in die Tiefe zu graben.
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Aufgabenstellung
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Der Erfindung zugrundeliegendes Problem
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Mit herkömmlichen Spaten ist das Einstechen und das Ausheben von Erdreich besonders bei starker Durchwurzelung und/oder schweren, zähen Böden sehr ermüdend. Seither bekannte Elektro-Spaten können zwar das Einstechen unterstützen, aber nicht den Aushub nach oben und in eine Auffangschale befördern.
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Mit herkömmlichen Hand-Erdbohrern kann zwar ein zylindrisches Loch ausgehoben werden, allerdings wird der Aushub ebenfalls nicht in einer Auffangschale aufgefangen. Zusätzlich kann es beim Bohren von großen Durchmessern zu starken Gegenmomenten kommen, die der Bediener aufbringen muss, was die Arbeit erschwert.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Der Akkuspaten ist ein Elektrohandwerkzeug zum Graben und Ausheben von Aushub, beispielsweise Erde. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei parallel angeordnete elektrisch angetriebene Förderschnecken mit jeweils in axialer Richtung fluchtend verbundenen Sägezahnringen in einem unten geöffneten und seitlich anliegendem Gehäuse senkrecht zum Boden rotieren, sich dabei in den Boden eingraben und dabei den Aushub nach oben befördern. Der Aushub wird dabei aus einer stirnseitigen Öffnung im Gehäuse herausgeschoben und fällt in einen dafür vorgesehenen Auffangbehälter.
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Die Förderschnecken sind innerhalb des Gehäuses mit geringem Spalt so gelagert, dass wenig Fördermaterial/Aushub an den Kanten herausfallen kann. Zudem verjüngen sich das Gehäuse sowie der Durchmesser der innenliegenden Förderschnecken nach oben hin. Zusätzlich ist die obere Wandung gegenüber der oberen stirnseitigen Gehäuseöffnung abgeschrägt, sodass der Förderraum sich im oberen Bereich stark verkleinert und dadurch der Aushub durch die Gehäuseöffnung nach außen gedrückt wird.
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An der Unterkante der Öffnung ist ein Auffangbehälter gelenkig befestigt, der den Aushub im Betrieb aufnimmt. Der Auffangbehälter ist mit seiner Vorderkante parallel zur Unterkante der Öffnung formschlüssig aber drehbar um die Unterkante so verbunden, dass sie abwärts gerichtete Kräfte auf das Gehäuse des Akkuspatens aufbringen kann, bei aufwärtsgerichteten Kräften aber ausklinkt und sich trennen lässt. Damit kann man nach Befüllen des Auffangbehälters diesen vom Akkuspaten abkoppeln und den Aushub mittels eines am Auffangbehälter angebrachten Griffes an gewünschter Stelle entleeren.
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Der Auffangbehälter hat einen abgerundeten Boden, sodass er im Betrieb des Akkuspatens beim Einstechvorgang aufgrund der am Akkuspaten angekoppelten Vorderkante dessen Abwärtsbewegung mitmachen kann, aber gleichzeitig auf dem Erdboden aufliegt. Der Auffangbehälter beschreibt dabei aufgrund seines abgerundeten Bodens eine Art Abwälzbewegung und bleibt dabei mit dem Akkuspaten verbunden, sodass der Aushub ständig aufgefangen wird.
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Der Auffangbehälter weist zwei abgeflachte Kanten im oberen Bereich seiner Seitenwände nahe der Verbindungsstelle zum Akkuspaten auf, damit der Bediener den Einstechvorgang unterstützen kann, indem er einen oder beide Füße darauf abstellt und dadurch zusätzliche Abwärtskräfte ausüben kann. Das kann hilfreich sein besonders bei sehr festen oder stark durchwurzelten Böden.
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Der Auffangbehälter besteht aus elastischem Material und wird von mehreren festen Spangen umfasst, welche beweglich zueinander verbunden sind. Die Spangen geben dem Auffangbehälter Stabilität und durch das elastische Material und die Beweglichkeit der Spangen lässt sich der Auffangbehälter bei Bedarf nach Entleerung und nach dem Betrieb am Akkuspaten zusammenfalten, um ihn besser verstauen zu können.
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Der Akkuspaten weist eine weitere Öffnung nebst Abdeckung unterhalb der oben beschriebenen Öffnung auf. Diese weitere Öffnung bleibt im Normalbetrieb des Akkuspatens mit Auffangbehälter verschlossen. Die Abdeckung kann aber für eine weitere Betriebsart (offene Betriebsart) abgenommen werden. Dabei kann zwar der Auffangbehälter nicht mehr angekoppelt werden, aber dafür eignet sich diese Betriebsart für stark klebende Böden. Dabei wird der Akkuspaten zunächst in die Tiefe getrieben und danach mitsamt dem Aushub herausgezogen, anschließend kann der Aushub durch Schräghalten des Akkuspatens mit den rotierenden Förderschnecken aus der nun deutlich größeren Öffnung herausgeschoben werden.
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Der Akkuspaten weist oberhalb des Gehäuses mit den Förderschnecken einen Stiel und zwei Griffe auf, um ihn im Betrieb präzise einzusetzen. Am Griff ist ein Bedienelement befestigt, um die Leistung, Drehzahl und Drehrichtung der Förderschnecken nach Bedarf zu steuern.
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Am Akkuspaten ist eine wieder aufladbare Batterie angebracht, die die elektrische Energie für den Betrieb zur Verfügung stellt.
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Ausführungsbeispiel
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Die Erfindung wird anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels und anhand mehrerer Zeichnungen in verschiedenen Ansichten näher erläutert.
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Nach der Zeichnung 1 bis 5 hat der Akkuspaten an der Oberseite zwei Handgriffe (K1 und K2), mit einem Bedienelement (L), darunter ein Stiel mit angelagertem Akku (J), darunter eine Motor- und Getriebeeinheit (I), darunter ein Gehäuse (C) mit stirnseitiger Öffnung (D) als Austritt für den Aushub.
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Im Gehäuse (C) sind zwei nebeneinanderliegende gegenläufig rotierende zylindrische Förderschnecken (A1, A2) mit jeweils einem an der Unterseite in Achsrichtung befestigten Sägezahnring (B1, B2), welche drehbar so eingebettet sind, dass die Zähne der Sägezahnringe etwas aus den unteren Öffnungen im Gehäuse hervorstehen. Die Förderschnecken sind im oberen Teil im Durchmesser etwas verjüngt, nach oben jeweils mit einer Welle in Achsrichtung verbunden und werden durch einen darüber liegenden Motor nebst Getriebeeinheit (I) gelagert und angetrieben.
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Am unteren Rand der Öffnung (D) ist ein passender Auffangbehälter (E) zum Auffangen des Aushubs, der beim Betrieb der Förderschnecken aus der Öffnung (D) austritt, so angebracht, dass er von oben in das Gehäuse an der Kante (M) einklinkbar und um die Horizontalachse drehbar und formschlüssig mit der Gehäuseunterkante verbunden ist. Bei Bedarf ist die Verbindung ausklinkbar, um den Aushub dann ohne den Akkuspaten transportieren und gezielt ausschütten zu können. Der Auffangbehälter hat einen abgerundeten Boden. Bei der Betätigung des Akkuspatens bewegt sich das Gehäuse mit der Öffnung (D) und der eingeklinkten Kante (M) des Auffangbehälters abwärts. Der Auffangbehälter selbst dringt dabei nicht in das Erdreich ein, sondern neigt sich nur entsprechend der Senkrechtbewegung des Akkuspatens im Sinne einer Abwälzbewegung mit, wie in Zeichnung 4 durch Bewegungspfeile ersichtlich. Der linke und der rechte Rand des Auffangbehälters haben jeweils eine verstärkte Abflachung (F1/F2), worauf der Bediener einen oder beide Füße stellen kann, um die Senkbewegung des Akkuspatens zu unterstützen. Ein Handgriff (F3) dient zum Transport und zum Entleeren des Auffangbehälters (E). Der Auffangbehälter (E) ist aus elastischem Material an der Außenhülle mit festen Spangen (N) aufgespannt und kann nach Entleerung nach dem Betrieb am Akkuspaten platzsparend zusammengefaltet werden.
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Unterhalb der Öffnung (D) befindet sich eine weitere Öffnung im Gehäuse, die mit einer entfernbaren Gehäuseabdeckung (H) im normalen Betrieb des Akkuspatens (mit dem Auffangbehälter) verschlossen ist. Durch Öffnen dieser weiteren Öffnung ist eine offene Betriebsart des Akkuspatens möglich. Diese Betriebsart ist nur ohne den Auffangbehälter möglich und ist z.B. hilfreich, wenn der Aushub sehr klebrig ist und daher kaum aus der kleineren Öffnung gedrückt werden kann. In dem Fall kann man den Akkuspaten im ersten Schritt beim Absenken befüllen und ihn dann im zweiten Schritt an geeigneter Stelle z.B. durch Schräghalten mit gleichzeitig rotierenden Förderschnecken entleeren. Durch Öffnen der Gehäuseabdeckung (H) kann der Spaten auch gut gereinigt werden.
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Funktion
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Der Akkuspaten wird wie ein herkömmlicher Spaten an den Handgriffen (K1/K2) festgehalten und auf die Erde gesetzt. Der Bediener kann die Senkrechtbewegung des Akkuspatens unterstützen, indem er einen oder auch beide Füße auf die abgeflachten Oberkanten der Seitenwände (F1/F2) des Auffangbehälters (E) stellt und zusätzliche Abwärtskräfte ausübt. Bei Betätigung des Bedienelements (L) drehen sich die beiden parallel liegenden Förderschnecken (A1/A2) mit den darunter in axialer Flucht angebrachten Sägezahnringen (B1/B2) gegenläufig um ihre Achsen. Die Sägezahnringe fräsen dabei den Boden kreisförmig auf, die Förderschnecken befördern den Aushub innerhalb des sie eng umgebenden Gehäuses nach oben durch die Öffnung und in den Auffangbehälter (E). Dieser kann nach Befüllen von dem Gehäuse des Spatens ausgeklinkt werden und mit einem Handgriff, ähnlich einem Eimer, zur Entleerung weggetragen werden.
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Sowohl die Geschwindigkeit des Antriebs wie auch dessen Drehrichtung können für verschiedene Funktionen wie auch für verschiedene Aushubarten variabel eingestellt werden.
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Für leichte und sandige Böden eignet sich z.B. eine schnelle Rotationsgeschwindigkeit, die die Fliehkraft in den Förderschnecken unterstützt und dabei hilft, den Aushub zügig nach oben zu befördern und in die Auffangschale zu werfen.
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Für lehmige Böden eignet sich eine langsamere Rotationsgeschwindigkeit, bei der der Aushub nur aufgrund der Geometrie der beiden rotierenden Förderschnecken und des Gehäuses durch die Öffnung (D) geschoben wird.
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Für sehr lehmige oder klebrige Böden, oder bei sehr tiefem Ausgraben ist eine weitere Betriebsart des Akkuspatens vorgesehen, nämlich eine offene Betriebsart. Unterhalb der Öffnung (D) befindet sich eine weitere Öffnung im Gehäuse, die mit einer entfernbaren Gehäuseabdeckung (H) im normalen Betrieb des Akkuspatens (mit dem Auffangbehälter) verschlossen ist. Durch Öffnen dieser weiteren Öffnung ist eine offene Betriebsart des Akkuspatens möglich. Diese Betriebsart ist nur ohne den Auffangbehälter möglich und ist z.B. hilfreich, wenn der Aushub sehr klebrig ist und daher kaum aus der kleineren Öffnung gedrückt werden kann. In dem Fall kann man den Akkuspaten im ersten Schritt beim Absenken befüllen und ihn dann im zweiten Schritt an geeigneter Stelle z.B. durch Schräghalten mit gleichzeitig rotierenden Förderschnecken entleeren. Durch Öffnen der Gehäuseabdeckung (H) kann der Spaten auch gut gereinigt werden.
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Zum tiefen Graben kann die Gehäuseabdeckung (H) ebenfalls entfernt werden. Der Aushub verbleibt hier ebenfalls in den Förderschnecken und in dem Gehäuse, da beide Öffnungen des Gehäuses von der Grubenwand komplett verdeckt sind. Der Bediener kann nach Befüllen der Förderschnecken den Akkuspaten aus dem Erdreich entfernen und durch Schräghalten des Akkuspatens diesen durch die rotierenden Förderschnecken wieder leicht entleeren. Beim Tiefgraben hat der Bediener zwar nicht mehr die volle elektrische Unterstützung beim Anheben des Aushubes, da er den Aushub mit dem Akkuspaten mit eigenen Kräften aus dem Erdreich ziehen muss. Dennoch wird die Absenkung (das Einstechen und Aufschneiden des festen Erdreiches) aber noch voll elektrisch unterstützt.
