DE19539248A1 - Fräse mit Stützlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fräse mit Stützlager nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Fräse wird insbesondere bei der Herstellung von Trennwänden eingesetzt, um Fundamente und Wände zu errichten. Die Fräse kann dabei in verhältnismäßig weichem Gelände und auch in felsigem Grund bis zu einer Tiefe von 100 Metern und mehr eingesetzt werden, wobei sie an Arbeitsmaschinen angebaut ist, mit deren Hilfe sie bewegt wird, beispielsweise Bagger oder Kräne.

Es sind Arbeitsmaschinen zum Graben bekannt, die eingesetzt wer den, um Löcher in den Boden zu bohren und Gräben auszuheben, da­ mit die Errichtung von wänden und Fundamenten vorbereitet werden kann. Bei diesen Arbeitsmaschinen werden im allgemeinen drehbare Halbtrommeln in Form von Fräsen eingesetzt, die paarweise ko­ axial zueinander angeordnet sind, wobei in den meisten Fällen zwei gegenläufige Fräserpaare mit parallelen Achsen vorliegen. Die rotierenden Halbtrommeln tragen an ihrem Außenumfang die Grabwerkzeuge und sind koaxial zueinander in einer Mittelstütze gelagert. Zwischen den beiden Halbtrommeln kann zusätzlich eine Fräserkette vorgesehen sein, die im wesentlichen mittig ange­ ordnet ist. Mit Hilfe der Halbtrommeln wird in das Gelände ge­ graben, wobei das Erdreich und die anfallenden Steine über eine Pumpe abgesaugt werden. Die Konstruktion der Fräswerkzeuge hängt von der Beschaffenheit des Geländes ab.

Die Halbtrommeln werden von der Welle wenigstens eines Motors in Drehung versetzt, wobei ein Elektromotor oder vorzugsweise ein Hydraulikmotor eingesetzt wird, der sich durch große Zuverlässigkeit auszeichnet.

Von Seiten der Anwender derartiger Maschinen ergibt sich die Forderung nach einer möglichst kompakten Bauweise der Fräse und einer möglichst kurzen Länge, um die Grabbreite einschränken zu können, was sich günstig auf die Arbeitskosten und die Kosten für die nachfolgende Füllung auswirkt. Zu diesen Zweck ist es bekannt, den oder die Motoren in das Innere der Halbtrommelpaare zu verlegen.

Ein Problem bei diesen Maschinen besteht darin, daß die Mittel­ stütze eine möglichst geringe Dicke aufweisen muß, um zu vermei­ den, daß beim Graben ein kompakter, rippenförmiger Erdstreifen oder Fels zurückbleibt, der von den Fräsen, welche die koaxialen Fräserpaare bilden, nicht erfaßt wurde. Wenn sich ein derar­ tiger, streifenförmiger Felsvorsprung bildet, stellt dieser ein Hindernis für die weitere Vorwärtsbewegung der Fräse dar, weil sich der nicht fräsende Teil (die Mittelstütze oder vertikale Stützwand) auf diesem festen, nicht gefrästen Geländeteil ab­ stützt, was einer Vorwärtsbewegung entgegenwirkt.

Ein weiteres Problem der bekannten Maschinen besteht darin, daß die Halbtrommeln während des Grabens erheblichen Belastungen und Schwingungen ausgesetzt sind, die sich auf die Motoren übertra­ gen und dadurch deren Lebensdauer verkürzen.

Aus der US-A 3 894 587 ist eine Mittelstütze in Form einer ver­ tikalen Platte bekannt, an der der Motor für den Drehantrieb der beiden Halbtrommeln befestigt ist. Diese Lösung erlaubt es, alle Belastungen von den Halbtrommeln über die Motoren unmittelbar auf die Mittelstütze zu übertragen, die mit den Motoren einen einheitlichen Körper bildet und während des Einsatzes die von den Halbtrommeln verursachten Belastungen und Schwingungen auf­ nimmt. Allerdings wird bei dieser bekannten Konstruktion die Aufgabe nur unvollständig gelöst, während des Einsatzes größere Belastungen der Motorwellen zu vermeiden, weil die Motoren eben­ falls sehr starken Belastungen ausgesetzt sind, insbesondere in schwierigem Gelände, wo stoßartige Kräfte auftreten. Dies liegt daran, daß die Halbtrommeln unmittelbar an der Welle der Motoren befestigt sind.

Die EP-B 262 050 beschreibt eine Möglichkeit zur Verlängerung der Standzeit der Motoren, gemäß der die auf die Halbtrommeln einwirkenden Kräfte unmittelbar auf die Mittelstütze übertragen werden. Diese besteht aus einer vertikalen Platte, durch die eine rohrförmige Buchse hindurchläuft - für jedes Halbtrommelpaar ist eine Buchse vorgesehen -, in deren Innerem sich der Motor zum Antrieb der Halbtrommel befindet. Dieser Motor ist koaxial zu den Halbtrommeln angeordnet, wobei das Motorgehäuse an der rohrförmigen Buchse befestigt ist. Die Buchse hat an ihren Enden jeweils einen Flansch zur Aufnahme von Lagern für die Halbtrommeln. Der Motor kann als Hydraulikmotor oder Elektromotor ausgebildet sein. Um das Motorgehäuse an der Buchse zu fixieren, ist dabei der Motor fest mit der Buchse und nicht mit der als vertikale Platte ausgebildeten Mittelstütze verbunden, wodurch der Motor und die Buchse einen einheitlichen Körper bilden.

Mit dieser bekannten Lösung ist es somit möglich, die Belastun­ gen von den Halbtrommeln nicht nur über die Motoren, sondern auch über die Buchse auf die Mittelstütze zu übertragen. Da je­ doch die Halbtrommeln an den mit der Buchse verbundenen Flan­ schen befestigt sind, erzeugen sie an der Buchse eine Druckkraft ähnlich wie bei einem Kragträger, wobei die Belastung jenseits des Motors liegt. Das führt zu einer Übertragung der Belastungen und dynamischen Kräfte auf die Motoren; obwohl diese nicht un­ mittelbar mit den Halbtrommeln verbunden sind, sind sie es im Ergebnis über die Buchse dennoch.

Bei der bekannten Konstruktion ist überdies nicht ersichtlich, wie die Stärke der Mittelstütze in Form der vertikalen Platte reduziert werden kann, weil hierzu keinerlei Angaben gemacht sind und die konstruktive Lösung ähnlich derjenigen der US-A 3 894 587 zu sein scheint. Bei der Konstruktion gemäß EP-B 262 050 müssen die Flansche mit Hilfe von Schrauben oder ähnlichen Ele­ menten an den Buchsen befestigt werden, woraus sich weitere Pro­ bleme hinsichtlich der mechanischen Festigkeit, der Montage und der Wartung ergeben. Zudem befindet sich das Lager für die Halbtrommel an einer Stelle jenseits des Motors, so daß die Halbwelle - wie beim Gegenstand der US-A 3 894 587 - nach Art ei­ ner fliegenden Lagerung belastet wird. Da sich das Lager jenseits des Motors befindet, muß es zur Erzielung einer kleinen Grabbreite im wesentlichen asymmetrisch angeordnet und sehr klein sein, so daß es verhältnismäßig schwach ist. Auch die Organe zur hydraulischen Abdichtung müssen notwendigerweise re­ duzierte Dimensionen haben, wodurch sie in ihrer Wirksamkeit eingeschränkt werden, was sich auf die Lebensdauer der Lager und der Motoren nachteilig auswirkt.

Ferner ist darauf hinzuweisen, daß die Motoren bei ihrer Positionierung und bei der Ausrichtung der Lagerbohrung in der Buchse und des Flansches eine hohe Präzision erfordern, was mit erheblichem Zeitaufwand, Schwierigkeiten bei Wartung und Reparatur sowie zusätzlichen Kosten und weiteren Nachteilen verbunden ist. Da bei der Lösung gemäß EP-B 262 050 die Lager nur mit dem Flansch zusammenwirken, verursachen die Kräfte, die in der Nähe der Mittelstütze auf die Halbtrommel wirken, eine Torsionsbeanspruchung, die zu den Grabkräften hinzukommt und zu einer anomalen Belastung auf den Flansch und das Lager führt.

Bei einer Konstruktion gemäß US-A 4 098 539 ist nicht vorgesehen, daß sich der Motor im Innenraum zwischen den beiden Halbtrommeln befindet. Dennoch ist eine Mittelstütze mit durchgehender Buchse vorhanden, die über die Lager die beiden Halbtrommeln aufnimmt. Ferner ist wenigstens ein ringförmiger Flansch vorgesehen, der mit den Enden der Buchse verbunden ist, welche die Lager trägt. Diese Konstruktion hat somit dieselben Nachteile wie diejenige gemäß EP-B 262 050.

In ähnlicher Weise ist auch bei einer Konstruktion nach der US-A 4 785 559 eine Mittelstütze in Form einer vertikalen Platte vorgesehen, durch die eine hohle, rohrförmige Buchse mit horizontaler Achse hindurchläuft, die koaxial zu den Halbtrommeln verläuft und in ihrem Innenraum einen Motor für den Antrieb der Halbtrommeln aufnimmt. Die hohle, rohrförmige Buchse trägt über Lager die Halbtrommeln, und zwar unter Zwischenschaltung von Naben, die fest mit den Halbtrommeln verbunden und einer gemeinsamen Welle zugeordnet sind, die koaxial zu den Halbtrommeln verläuft. Die mit den Halbtrommeln verbundenen Naben sind über Nuten auf der gemeinsamen Welle angebracht, so daß sie die Drehbewegung von einer Halbtrommel auf die andere übertragen können, wodurch diese gleichzeitig und koordiniert rotieren.

Auch bei den Konstruktionen gemäß FR-A 1 545 629 und FR-A 2 221 027 sind Mittelstützen vorgesehen, die die beiden rotierenden Halbtrommeln tragen.

Alle genannten Dokumente zeigen keine wirkungsvolle Lösung des Problems auf, die Kräfte in Form von Belastungen und Schwingun­ gen aufzunehmen, welche sich beim Graben von den rotierenden Halbtrommeln auf die Stützkonstruktion der Motoren übertragen. In vielen Fällen ist außerdem die Konstruktion zur Lagerung der Halbtrommeln verhältnismäßig schwach und nicht in der Lage, die notwendige Steifigkeit für die Halbtrommeln zu garantieren, ins­ besondere bei einem rauhen Betrieb in felsigem Gelände oder bei Auftreten von Hindernissen im Grabungsbereich.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Fräse zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe Gräben zur Herstellung von Fundamenten und Wänden erzeugt werden können, ohne daß die erläuterten Nachteile der bekannten Konstruktionen in Kauf genommen werden müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich bei der gattungsgemäßen Fräse aus dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Fräse gemäß der Erfindung sind als Fräswerkzeuge ausge­ bildete Halbtrommeln paarweise koaxial zueinander angeordnet, wobei zwei gegenläufig rotierende Paare mit parallelen Achsen vorhanden sind. Zum Drehantrieb der Halbtrommeln dient eine Welle, die mit zwei zueinander koaxialen Motoren verbunden ist, welche vorzugsweise hydraulisch arbeiten. Am Außenumfang der Halbwellen sind die Grabwerkzeuge in Form eines Fräsrades und/oder einer Fräskette angebracht und im allgemeinen an einem Tragring für die Fräswerkzeuge befestigt.

Die Mittelstütze besteht im wesentlichen aus einer vertikalen Platte, die sich über die gesamte Höhe der Halbtrommeln er­ streckt und an ihrem oberen Ende Verbindungsorgane zum Anbau an eine Arbeitsmaschine aufweist. An dieser vertikalen Platte sind die beiden Motoren für die Halbtrommeln einander gegenüberlie­ gend befestigt und mit den Halbtrommeln nur durch die Welle ver­ bunden.

Auf diese Weise sind die Motoren nur in sehr geringem Maße von den Belastungen und Schwingungen beaufschlagt, die sich beim Einsatz der Fräswerkzeuge ergeben, wobei Restbelastungen vollständig auf die vertikale Platte der Mittelstütze übertragen werden, an der sie angebracht sind.

Bei der Erfindung ist für jede Halbtrommel an der vertikalen Platte wenigstens ein Lager befestigt, das sich außerhalb des Motores um diesen herum erstreckt. Dieses Lager dient als Stütz- und Tragelement und zur Übertragung der Kräfte und Belastungen von den Halbtrommeln unmittelbar auf die vertikale Platte. Die Struktur und die Abmessungen dieses Lagers sind so, daß sie eine erhöhte Steifigkeit und eine große Fähigkeit, Stöße und Schwingungen aufzunehmen, garantieren. Die Breite des Lagers ist so bemessen, daß es die seitlichen Ausdehnungen des Motors wenigstens teilweise abdeckt und damit eine große Lagerfläche bietet, die in der Lage ist, die auf den Tragring für die Fräswerkzeuge einwirkenden Kräfte aufzunehmen.

Bei dem Lager ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Innenring starr mit einer Seite der vertikalen Platte verbunden ist, während der Außenring fest an der Innenseite des Flansches angebracht ist, der die Motorwelle mit dem Tragring für die Fräswerkzeuge verbindet.

Bei einer Variante ist zwischen das Lager und den Tragring für die Fräswerkzeuge ein Zwischenring eingesetzt, auf den das Lager aufgezogen ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den Tragring für die Fräswerkzeuge und das Lager wenigstens ein Stoßdämpfungselement eingesetzt, das die Belastungen aufnimmt, die im Betrieb entstehen. Ferner kann vorgesehen sein, daß wenigstens zwischen dem Lager und der vertikalen Platte Dichtungen eingesetzt sind.

Die Erfindung ist nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer ersten Ausfüh­ rungsform der Erfindung und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt einer Variante.

In den Figuren ist teilweise eine Fräse 10 gemäß der Erfindung dargestellt, die wenigstens ein Paar koaxial zueinander angeord­ neter Halbtrommeln 11a, 11b aufweist, die an einer vertikalen Platte 12 gelagert sind. Die Fräse 10 hat im allgemeinen ein zweites Paar von Halbtrommeln, die ebenfalls koaxial zueinander angeordnet sind und deren Achse parallel zur Achse des ersten Halbtrommelpaares verläuft.

Die vertikale Platte 12 dient als Mittelstütze für die beiden Halbtrommeln 11a und 11b und hat an ihrem oberen Ende ein Ver­ bindungsorgan 13 für den Anbau an einer Arbeitsmaschine, beispielsweise einem Bagger oder einem Kran. In der Platte 12 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel zentrale Kanäle 14 ausgebildet, durch welche hydraulische und elektrische Leitungen und andere Organe für die Funktion der Fräse 10 geführt sind.

Im Mittelbereich der vertikalen Platte 12 sind über jeweils eine Stirnseite Motoren 15 fest angebracht, wobei für jede Halbtrom­ mel 11a bzw. 11b ein Motor 15 vorgesehen ist. Vorzugsweise han­ delt es sich hierbei um Hydraulikmotoren. Die Motoren 15 arbei­ ten auf eine Welle 16, die in eine Bohrung 27 der vertikalen Platte 12 eingesetzt ist und an der für jede Halbtrommel 11a, 11b ein Drehmomentübertragungsglied 17 befestigt ist.

Das Drehmomentübertragungsglied 17 jeder Halbtrommel 11 wirkt mit einem Drehmomentübertragungsflansch 18 zusammen, der kinema­ tisch mit dem Tragring 23 verbunden ist, welcher die Fräsräder 24 und die Fräserketten 21 trägt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedem Flansch 18 ein Zwischenring 25 zugeordnet, der mit dem Tragring 23 für die Fräswerkzeuge 21 und 24 verbunden ist. Der Zwischenring 25 stützt sich an einem zugehörigen Lager 19 ab, welches die Auf­ gabe hat, die Belastungen von den Halbtrommeln 11a und 11b auf­ zunehmen und auf die vertikale Platte 12 zu übertragen. Ferner hat das Lager 19 die Aufgabe, den Drehmomentübertragungsflansch 18 von der Funktion zu entbinden, die Fräswerkzeuge abzustützen, so daß alle im Betrieb auftretenden Belastungen über die Lager 19 auf die vertikale Platte 12 übertragen werden.

Das jeweilige Lager 19 befindet sich außerhalb des Motors 15 und überdeckt einen großen Teil der Breite des Motors. Die große La­ gerfläche des Lagers 19 erlaubt eine gut verteilte und gleichmäßige Aufteilung der Belastungen, wobei mögliche Torsionen und lokale Verformungen nahezu ausgeschlossen werden. An der Übertragung der Belastungen nehmen die Motoren 15 nur in untergeordnetem Maße teil, da sie nicht mit der Tragstruktur der Halbtrommeln 11a und 11b verbunden sind. Beim dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist der Innenring 19a des Lagers 19 fest mit der vertikalen Platte 12 verbunden, und zwar außerhalb des Mo­ tors 15, während der Außenring 19b mit einer Frontfläche fest an der Innenseite des Flansches 18 befestigt ist.

Zwischen den Zwischenring 25 und die vertikale Platte 12 sind Dichtungen 22 eingesetzt. Diese dienen dazu, daß Lager 19 gegen das Eindringen von Wasser oder anderen Fremdkörpern wie Sand, Kies, Steine u. dgl. zu schützen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Motoren 15 nach außen hin geschützt, im gezeigten Beispiel durch jeweils einen Deckel 29 und Dichtringe 28. Die Dichtringe 28 gestatten die Montage des Deckels 29 und dessen Befestigung an dem Drehmomentübertragungsglied 17.

Im Ausführungsbeispiel ist zwischen den Zwischenring 25 und den Tragring 23 für die Fräswerkzeuge 24 ein Stoßdämpfungselement 20 eingesetzt. Von dem Zwischenring 25 stehen Finger 125 nach außen ab, die in Langlöcher eingreifen, welche in den Tragring 23 für die Fräswerkzeuge 24 eingearbeitet sind; auf diese Finger 125 sind die Stoßdämpfungselemente 20 aufgesetzt. Das gezeigte Ausführungsbeispiel begrenzt die Winkelverformung aufgrund der einwirkenden Grabkräfte, die auf die Struktur der Fräswerkzeuge 24 übertragen werden.

Fig. 2 zeigt eine Fräserkette 121, die sich über einen Stützschuh 26 auf wenigstens einem Umfangsabschnitt der vertikalen Platte 12 abstützt.

Claims (7)

1. Fräse mit Stützlager zur Herstellung von Gräben für die Errichtung von Trennwänden, Fundamenten und Wänden, umfassend wenigstens ein Paar koaxialer Halbtrommeln, die jeweils wenigstens einen Flansch haben, an ihrem Außenumfang Fräswerkzeuge tragen und mit einer Welle verbunden sind, die von Motoren in Drehung versetzt werden, die im Innenraum zwischen den Halbtrommeln angeordnet sind, welche an einer Mittelstütze gelagert sind, die sich als vertikale Platte im wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckt und an der die Motoren mit einer Seitenwand befestigt sind, wobei in die Mittelstütze eine Bohrung für den Durchgriff der Welle der Motoren eingearbeitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Platte (12) durchgehend ist und sich über die gesamte Höhe der Halbtrommeln (11a, 11b) erstreckt, wobei zu beiden Seiten der vertikalen Platte (12) koaxiale Lager (19) für die Halbtrommeln (11a, 11b) eingebaut sind, von denen der Innenring (19a) fest mit einer Seite der vertikalen Platte (12) verbunden ist und sich über dem Motor (15) um diesen herum erstreckt, während der Außenring (19b) des Lagers (19) mit einer Stirnseite fest an der Innenseite des Flansches (18) angebracht ist.

2. Fräse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einen die Fräswerkzeuge (24) aufnehmenden Tragring (23) und das Lager (19) wenigstens ein Zwischenring (25) eingesetzt ist.

3. Fräse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Lager (19) rechtwinklig zu der vertikalen Platte (12) um den Motor (15) herum erstreckt und im wesentlichen den größten Teil der Breite der zugehörigen Halbtrommel (11a, 11b) einnimmt.

4. Fräse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwischen den Tragring (23) für die Fräswerkzeuge (24) und das Lager (19) eine Dichtung (22) eingesetzt ist.

5. Fräse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Lager (19) und den Tragring (23) für die Fräswerkzeuge (24, 21, 121) Stoßdämpfungselemente (20) eingesetzt sind.

6. Fräse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Fräserkette (121) vorgesehen ist, die sich auf einem Stützschuh (26) abstützt, welcher auf wenigstens einem Umfangsabschnitt der vertikalen Platte (12) vorgesehen ist.

7. Fräse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Motor (15) ein Deckel (29) und ein Dicht­ ring (28) zugeordnet sind.