DE2637899C3 - Schleppkopfsaugbagger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schleppkopfsaugbagger mit einem Saugrohr und an dessen unterem Ende vorgesehenem Schleppsaugkopf, welcher ein Gehäuse mit mindestens einer Saugöffnung und ein am Gehäuse schwenkbar angeordnetes, in einer Schneidstellung sich in den Boden erstreckendes Schneidgerät aufweist, das durch Haltemittel nachgebend in der Schneidstellung gehalten ist, wobei die mindestens einen Hydraulikzylinder enthaltenden Haltemittel beim Überschreiten einer vorgegebenen Belastung des Schneidgeräts eine Ausweichbewegung zulassen, und nach dieser Ausweichbewegung das Schneidgerät wieder in die die normale Haltestellung bildende Schneidstellung zurückdrängen. Allgemein besteht bei Schleppkopfsaugbaggern, deren Saugköpfe mit einem Schneidgerät versehen sind, ein Problem darin, daß einerseits für e'.ne gute Baggerförderleistung eine bestimmte optimale Relativstellung des Schneidgeräts bezüglich dem Saugkopf

ίο erforderlich ist, die zudem in Abhängigkeit von den jeweiligen örtlichen Bedingungen, insbesondere von der jeweiligen Bodenbeschaffenheit einstellbar veränderlich sein soll, für einen gegebenen Fall jedoch möglichst unverändert beibehalten werden soll; andererseits besteht die Gefahr einer Überlastung des Saugkopfes bzw. des daran befestigten Schneidgeräts, etwa bei extremen Schwankungen der Bodenbeschaffenheit, insbesondere beim Auftreffen des Schneidgeräts auf feste Hindernisse, wie Steine, Felsen, Wrackteile o. dgl.

Aus der DE-OS 23 41 051 ist ein Saugbagger der genannten Art mit einem Schneidkopf bekannt, der mit zwei an sich voneinander unabhängigen jedoch einander gegenseitig unterstützenden Schneidelementen ausgerüstet ist. Das primäre Schneidelement, bei dem es sich beispielsweise um längs einem Balken angeordnete Schneidzähne handelt, ggf. aber auch um eine Messerwalze, ist an einem mit dem Saugkopfgehäuse gelenkig verschwenkbaren visierartigen Teil befestigt, dessen Relativstellung bezüglich dem Saugkopf und dem Saugrohr durch Haltemittel bestimmt wird, die einen Hydraulikzylinder zur veränderlichen Einstellung dieser Relativstellung aufweisen. Das zweite Schneidelement in Form einer Schneidtrommel ist am Saugkopf starr befestigt und wirkt bei Betätigung im

J5 Sinne einer Unterstützung der Vorschubbewegung des Schleppkopfes in Richtung des Schleppfahrzeugs. Am Saugrohr sind Zugspannungsmeßgeräte in Form von Dehnungsmeßstreifen o. dgl. vorgesehen, welche die in Richtung der Längsachse des Saugrohrs auf den Saugstrang ausgeübten Zugspannungskräfte überwachen und in Abhängigkeit hiervon ggf. die Betätigung des zweiten, die Vorschubbewegung des Schleppsaugkopfs unterstützenden Schneidelements und ggf. auch die Stellung oder Schneidtiefe des ersten, schwenkbar angeordneten Schneidelements durch entsprechende Beaufschlagung des Hydraulikantriebs der Haltemittel steuern. Für den Fall, daß die Spannungsmeßsircifen entlang dem Saugstrang ausfallen, ist vorgesehen, das primäre Schneidelement tragende schwenkbare Visier in einer bestimmten, der gewünschten Arbeitsstellung entsprechenden Relativlage gegenüber dem Schleppkopf mittels der Hydraulik festzustellen. Diese bekannte Anordnung ermöglicht somit eine gewisse Anpassung an Belastungsschwankungen im Verlauf des Baggerbetriebs, wobei jedoch in erster Linie auf die Zugspannungsbelastung des Saugrohrs abgestellt ist und hierfür verhältnismäßig aufwendige Meß- und Regelvorrichtungen zur Steuerung des zweiten Schneidelements sowie ggf. der Haltemittel für das erste Schneidelement erforderlich sind. Bei Ausfall der auf die Zugspannungsbelastung im Saugrohr ansprechenden Regelvorrichtung dient der Hydraulikzylinder der Haltemittel zur festen, d. h. starr unnachgiebigen Einstellung des schwenkbar befestigten Schneidelements, so daß in diesem Zustand insbesondere gegenüber schnellen, starken Belastungsschwankungen, etwa beim Auftreffen des Schneidgeräts auf Hindernisse im Boden, keinerlei Ausweichbewegung mehr gewährleistet ist. Selbst bei

funktionsfähiger Zugspannungsüberwachung im Saugrohr ist bei dieser bekannten Anordnung kein zuverlässiger Schutz des Schneidwerkzeugs gegen plötzlich auftretende Hindernisse im Boden gewährleistet, insbesondere auch kein Schutz gagen Beschädigungen bei der Rückführung des schweren Schneidwerkzeugs, und des es halternden Gestänges in die Sollarbeitsstellung nach Überwindung eines Hindernisses.

Aus der Literaturstelle »Untersuchungen an Schleppsaugköpren durch Naßbaggern« von W. Witt (1963), S. 4 und 5 sowie Fig. 3 und 5, ist ein Schleppsaugkopf mit einem schwenkbar einstellbaren Visier bekannt, das unter der Wirkung eines Gaskissens stets in der niedrigsten Stellung gehalten wird. Bei dieser bekannten Anordnung besteht keine Möglichkeit einer raschen Ausweichbewegung des Schneidgeräts bei plötzlichem Überschreiten einer vorgegebenen maximal zulässigen Belastung, etwa beim Auftreffen auf har»« Gegenstände wie Steine und Felsen. Vielmehr wird das Schneidgerät bei dieser bekannten Anordnung stets mit dem gleichen Gegendruck gegen den Boden gedrückt, derart, daß die mittels schwerer Gelenke mit dem übrigen Teil des Schleppsaugkopfes verbundenen, mit Zinken versehenen Teile des Schleppsaugkopfes durch das Gaskissen stets in Berührung mit dem Boden gehalten werden, gegenüber geringen Winkelverstellungen des übrigen Teils des Schleppsaugkopfes bezüglich dem Wasserboden. Beim Auftreffen auf unerwartet harte Bodentule, wie beispielsweise Felsen o. dgl. können die Zinken des Schneidwerks somit beschädigt werden.

Aus der niederländischen Patentschrift 13 035 ist ein Schleppkopfsaugbagger bekannt, bei welchem die das Schneidgerät in die Schneidstellung einstellenden Haltemittel aus Stangen bzw. Latten bestehen, die für Sollbruch bei Überschreiten einer bestimmten vorgegebenen maximal zulässigen Belastung des Schneie'jeräts ausgebildet sind, derart daß diese Latten zerbrechen, wenn die auf das Schneidgerät ausgeübte Belastung beispielsweise durch Auflaufen auf einen schweren Gegenstand überschritten wird. Bei dieser bekannten Ausführung sind die Haltemittel somit nicht eigentlich nachgebend zur Ausführung einer Ausweichbewegung ausgebildet, und insbesondere ist keine selbsttätige Rückstellung des Schneidgeräts durch die Haltemittel nach Rückgang der übermäßigen Belastung vorgesehen. Um das Schneidgerät in die Schneidstellung zurückzuführen, müssen die Haltemittel durch Einsetzen neuer Latten ersetzt werden, was ein Aufholen des Saugrohrs mit dem Schleppsaugkopf und damit eine verhältnismäßig langwierige Unterbrechung des Saugbaggerbetriebs bedingt. Bleibt der Bruch der Latten unbemerkt, kann dies einen unwirtschaftlichen Baggerbetrieb über längere Zeit zur Folge haben, da der Schleppsaugkopf mit dem daran befindlichen Schneidgerät dann inöglicherweise nicht in der optimalen Stellung arbeitet.

Der Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung eines Schleppkopfsaugbaggers der eingangs genannten Art mit gelenkig am Schleppsaugkopf angeordnetem Schneidgerät zugrunde, bei welchem ohne hohen apparativen Aufwand, in^-V idere ohne gesonderte Regelvorrichtung, eine rasche Ausweichbewegung des Schneidgeräts gegenüber plötzlichen, einen vorgegebenen Wert übersteigenden Belastungsanstiegen gewährleistet ist, mit nachfolgender selbsttätiger Rückführung in die einstellbare Arbeitsstellung, ohne daß es bei dieser Rückführung zu einer Beschädigung des Schneidgeräts bzw. der es halternden schweren Gestängeteile kommen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Schleppkopfsaugbagger der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Flüssigkeitsdruck in dem Hydraulikzylinder unter dem Druck eines Gaskissens steht, daß der Hydraulikzylinder zwei durch einen an der Kolbenstange befestigten Flüssigkeitsverdrängungskolben voneinander getrennte Flüssigkeitskammern aufweist, die über Drosselmittel stets miteinander in Verbindung stehen, und daß ein Ventilkörper vorgesehen ist, der in der Haltestellung der ausgefahrenen Kolbenstange die Flüssigkeitskammern voneinander trennt, bei einwärts gerichtetem Hub der Kolbenstange die Drosselmittel überbrückt und die Flüssigkeitskammern kurzschließt und bei auswärts gerichtetem Hub die Flüssigkeitskammern wieder voneinander trennt.

Indem im Hydraulikzylinder erfindungsgemäß der Flüssigkeitsdruck der Wirkung eines inneren Gaskissens unterliegt und der innere Flüssigkeitsaustausch zwischen den durch den F)üssi.gkeitsverdrängungskoJ-ben getrennten Flüssigkeitskammern des Hydraulikzylinders drosselbar ist, wird einerseits das gewünschte rasche Ansprechen der Haltemittel auf einen vorgegebenen Schwellwert übersteigende Belastungsansuege erzielt und andererseits nach Abklingen des Belastungsstoßes die durch das sich wieder ausdehnende komprimierte Gaskissen bewirkte Rückführbewegung in der gewünschten Weise gedämpft, um Beschädigungen des Schneidgeräts und des Halterungsgestänges zu vermeiden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Drosselmittel zwei sich im wesentlichen axial durch den Ventileinsatzkörper erstreckende Drosselkanäle aufweisen und daß am Ende des IRückkehrhubs die Flüssigkeitskammer von einer weiteren Flüssigkeitskammer durch einen mit einem Zylinderdeckel zusammenwirkenden Paßrand getrennt ist und lediglich durch den einen Drosselkanal mit der anderen Flüssigkeitskammer in Verbindung steht. Durch diese Ausbildung wird in einfacher Weise eine abgestufte Dämpfung der Rückführung erzielbar, derart daß gegen Ende des Rückstellvorgangs praktisch nur noch der eine der beiden Drosselkanäle wirksam ist und so eine besonders hohe Dämpfwirkung im letzten Teil des Rückstellvorgangs erzielt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele eines Schleppkopfsaugbaggers nach der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Gesamt-Seitenansichl den Schleppkopfsaugbagger.

F i g. 2 in teilweise aufgebrochener Detailansicht in vergrößertem Maßstab den den Schleppsaugkopf umfassenden Detailausschnitt 11 in F i g.¹,

Fig. 3 in Axialschnittansicht einen Hydraulikzylinder an dem Schleppsaugkopf gemäß dem Detailausschnitt II von F i g. I bzw. F i g. 2 und

Fig.4 eine der Fig. 2 entsprechende Detailansicht einer anderen Ausführungsform des Schleppkopfsaugbaggers.

Der auf einem Gewässer 1 fahrbare Schleppkopfsaugbagger 2 umfaßt einen Schwimmkörper 3 mit einer angetriebenen Schiffsschraube 47, mindestens eine im Schwimmkörper 3 angeordnete Pumpe 4, mindestens ein an die Pumpe 4 angeordnetes biegsames Saugrohr 5, das durch Winden 6 und Seile 7 am Schwimmkörper 3 aufgehängt ist, einen Raum 8, der durch eine Leitung 9 an den Auslaß 10 der Pumpe 4 angeschlossen ist, sowie einen am unteren Ende des Saugrohrs 5 angeordneten

und von diesem getragenen Schleppsaugkopf 11. Der Schleppsaugkopf 11 weist ein an das Saugrohr 5 angeschlossenes Gehäuse 12 auf, das durch einen Flansch 13 am unteren Ende des Saugrohrs 5 befestigt ist. In dem Gehäuse 12 ist eine Saugdüse 14 untergebracht. Der Schleppsaugkopf 11 weist ferner Schneidgerät». 19 in Form eines quer zur Schlepprichtung 16 verlaufenden Balkens 18 mit Zinken 15 auf, von denen nur einer dargestellt ist. Diese Zinken 15 erstrecken sich in der Schneidstellung des Schneidgeräts 19 in den Boden 17. Das Schneidgerät 19 ist am Gehäuse 12 schwenkbar angelenkt, und zwar durch Befestigung an einem um eine Achse 20 schwenkbar am Gehäuse 12 befestigten Visier 21. Die an der Unterseite des Gehäuses 12 vorgesehene Saugdüse 14 wird durch das Schneidgerät IS praktisch in zwei Teile aufgeteilt, d. h. einen Saugdüsenteil 22, durch den im wesentlichen der losgesc'inittene Boden 23 in das Gehäuse 12 aufgenommen wird und einen Saugdüsenteil 24, durch den im wesentlichen Wasser eingesaugt wird. Die Menge angesaugten Wassers ist abhängig von der Höhe a, auf welche ein Unterrand 25 des Visiers 21 über dem Schneidniveau 26 des Schneidgeräls 19 eingestellt ist. Das Visier 21 wird durch Haltemittel 27 in einer bestimmten Stellung relativ bezüglich dem Gehäuse 12 gehaltert; die Hallemittel 27 weisen einen um eine Achse 29 schwenkbar am Gehäuse 12 befestigten Hydraulikzylinder 28 auf, dessen Kolbenstange 30 an einem Ansatz 31 des Visiers 21 angelenkt ist. Die Haltemittel 27 halten das Schneidgerät 19 in der Schneidstellung, weichen jedoch aus, sobald eine vorgegebene Belastung des Schneidgeräts 19 überschritten wird, z. B. wenn die Zinken 15 auf einen Felsen 32 stoßen. Um die Höhe a zu regeln, wird gemäß F i g. 2 vor Beginn des Baggerbetriebs bei gehobenem Saugrohr 5 die Kolbenstange 30 mittels eines Stifts 33 wahlweise in einem einer Reihe von Löchern 34 an dem Ansatz 31 befestigt; bei einer in Fig.4 veranschaulichten abgewandelten Ausführungsform ist der Stift 33 der Kolbenstange 30 während des Baggerbetriebs in einem Schlitz 35 des Ansatzes 31 ν ;rschiebbar, und zwar mittels eines in einem Abstand 'om Schwimmkörper 3 betätigbaren, an dem Ansatz 31 befestigten hydraulischen Steuerzylinders 36, dessen Kolbenstange 37 mit dem Stift 33 verbunden ist. In der jeweiligen Einstellage des Visiers 21 ist der Steuerzylinder 36 hydraulisch starr gesperrt.

Die Haltemittel 27 (s. Fig.3) weisen den erwähnten Hydraulikzylinder 28 auf, dessen Flüssigkeitsdruck der Wirkung eines Gaskissens 38 unterliegt, das im Hydraulikzylinder 28 mittels eines axial frei bewegbaren Kolbens 39 eingeschlossen ist. Ein an der Kolbenstange 30 befestigter, die Flüssigkeit verdrängender Kolben 46 trennt zwei Flüssigkeitskammern 40 und 41 voneinander. Die Flüssigkeilskammern 40 und 41 stehen über Drosselmittel miteinander in Verbindung, die durch einen Drosselkanal 49 und eine sehr enge Drosselöffnung 42 eines Venlilkörpers 43 gebildet werden. Während des hingehenden d. h. einwärts gerichteten Hubs b des Flüssigkeiisverdrängungskolbens 46 in Richtung des Pfeils 53 wird der Ventilkörper 43 vom Sitz 44 gehoben, wodurch die Drosselmittel kurzgeschlossen werden. Da die Kolbenslange 30 beim hingehenden Hub b in den Hubdraulikzylinder 28 eindringt, wird Flüssigkeit verdrängt, wodurch das Gaskissen 38 über den frei schwebenden Kolben 39 zusammengepreßt wird. Der Durchmesserunterschied zwischen der Kolbenstange 30 und dem schwebenden Kolben 39 gewährleistet zu Beginn des hingehenden Hubs 53 ein schnelles Eindringen, so daß das Schneidgerät im Sinn einer nachgebenden Ausweichbewegung rasch aus dem Bereich eines Gegenstands bewegt wird. Der Kolben 46 wird somit während des einwärts gerichteten Hubs 53 nicht gedämpft. Beim Rückkehrhub 54 werden die Bewegungen des Kolbens 46 und des Schneidgeräts 19 hingegen gedämpft, um zu vermeiden, daß das Visier 21 oder die anderen, bewegbaren Teile des Schleppsaugkopfs 11 durch Trägheitskräfte so heftig mit dem Boden in Berührung gelangen, daß sie beschädigt werden könnten.

In der in Fig.3 dargestellten Haltestellung der Haltemittel 27 nimmt der Flüssigkeitsverdrängungskolben 46 eine äußerste Endlage ein, in der die Flüssigkeitskammer 41 von einer weiteren Flüssigkeitskammer 50 durch einen mit dem Zylinderdeckel 52 zusammenwirkenden Paßrand 51 getrennt ist. Daher steht am Ende des Rückkehrhubs 54 die Flüssigkeitskammer 41 lediglich durch die Drossclöffnung 42 mit der Flüssigkeitskammer 40 in Verbindung, wodurch das Ende des Rückkehrhubs zusätzlich gedämpft wird.

Wenn das Schneidgerät 19 gegen den Felsen 32 stößt, schwenkt es in die in den Fig.2 und 4 gestrichelt angedeutete Stellung, wobei die Haltemittel 27 die erwähnte Ausweichbewegung ausführen. Während des einwärts gerichteten Hubs 53 des Kolbens 46 von z. B. 45 cm wird das beispielsweise aus Stickstoff bestehende Gaskissen 38 zusammengepreßt.

Das Gaskissen 38 zwingt die Haltemittel 27 wieder in die Haltestellung, wodurch das Schneidgerät 19 in die Schneidstellung zurückkehrt.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schleppkopfsaugbagger mit einem Saugrohr und an dessen unterem Ende vorgesehenem Schleppsaugkopf, welcher ein Gehäuse mit mindestens einer Saugöffnung und ein am Gehäuse schwenkbar angeordnetes, in einer Schneidstellun^, sich in den Boden erstreckendes Schneidgerät aufweist, das durch Haltemittel nachgebend in der Schneidstellung gehalten ist, wobei die mindestens einen Hydraulikzylinder enthaltenden Haltemittel beim Oberschreiten einer vorgegebenen Belastung des Schneidgeräts eine Abweichbewegung zulassen und nach dieser Ausweichbewegung das Schneidgerät wieder in die die normale Haltestellung bildende Schneidstellung zurückdrängen, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdruck in dem Hydraulikzylinder (28) unter dem Druck eines Gaskissens (38) steht, daß der Hydraulikzylinder (28) zwei durch einen an der Kolbenstange (30) befestigten Flüssigkeitsverdrängungskolben (46) voneinander getrennte Flüssigkeitskammern (40,41) aufweist, die über Drosselmittel (49, 42) stets miteinander in Verbindung stehen, und daß ein Ventilkörper (43) vorgesehen ist, der in der Haltestellung der ausgefahrenen Kolbenstange die Flüssigkeitskammern (40, 41) voneinander trennt, bei einwärts gerichtetem Hub (53) der Kolbenstange (30) die Drosselmittel (49, 42) überbrückt und die Flüssigkeitskammern kurzschließt und bei auswärts gerichtetem Hub (54) die Flüssigkeitskammern wieder voneinander trennt.

2. Schleppkopfsaugbagger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (28) einen axial frei beweglichen Kolben (39) aufweist, welcher den vom Gaskissen (38) eingenommenen Teil des Zylinderraums von den Flüssigkeitskammern (40,41) trennt.

3. Schleppkop^fsaugbagger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dip Drosselmittel wenigstens einen sich im wesentlichen axial durch den Ventilkörper (43) erstreckenden, die beiden Flüssigkeitskammern (40,41) verbindenden Drosselkanal (42 oder 49) aufweisen.

4. Schleppkopfsaugbagger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselmittel zwei sich im wesentlichen axial durch den Ventilkörper (43) erstreckende Drosselkanäle (42, 49) aufweisen und daß am Ende des Rückkehrhubs die Flüssigkeitskammer (41) von einer weiteren Flüssigkeitskammer (50) durch einen mit einem Zylinderdeckel (52) zusammenwirkenden Paßrand (51) getrennt ist und lediglich durch den einen Drosselkanal (42) mit der anderen Flüssigkeitskammer (40) in Verbindung steht.