DE3346306C2

DE3346306C2 -

Info

Publication number: DE3346306C2
Application number: DE3346306A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Ing. 8501 Wendelstein De Grathoff
Original assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1983-12-22
Publication date: 1988-11-10
Also published as: CA1218680A; AU580227B2; AU3709284A; DE3346306A1; DD232942A1; US4573743A; ZA849977B; SU1386035A3; GR82547B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaufelradbagger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Schaufelradbagger ist aus der US-PS 35 54 602 bekannt. Dort sind die Düsen Festdüsen und seitlich vom Schaufelrad am Schaufelradausleger angeordnet. Die aus den Düsen austretenden Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen schneiden bei schwenkendem Ausleger horizontale Trennfugen in das abzubauende Material, worauf das Schaufelrad zu graben beginnt, wobei die Düsen jedoch bereits aus dem Bereich der Trennfugen weitergeschwenkt sind. Die horizontalen Trennfugen schaffen hauptsächlich Bewegungsraum für harte Fremdkörper in an sich leicht zu förderndem Material, während die im Material befindliche Flüssigkeit der Schmierung der Zähne auf den Schneidkanten der Quer- und Seitenschneiden dient. - Beim Abbauen von hartem und stark schleißendem Material träte zwar infolge der horizontalen Trennfugen und der Flüssigkeits schmierung eine gewisse Verringerung der Grabkraft sowie eine gewisse Erhöhung der Standzeit der Zähne auf, jedoch sind die Grabkraft und der Verschleiß von Zähnen immer noch relativ hoch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schaufelradbagger der eingangs genannten Art hinsichtlich der Düsenausbildung und -anordnung derart weiterzuentwickeln, daß schräge Trennfugen entsprechend der Bewegungsbahn der Schneidkanten geschnitten werden können, um so beim Abbau von hartem und schleißendem Material die Grabkräfte und die Stillstandszeiten zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch das Schneiden mit Hochdruckflüssigkeitsstrahlen werden Trennfugen in das abzubauende Material geschnitten, so daß die nachfolgenden, entlasteten Eimer-Schneidkanten das Fördergut mit geringem Kraftaufwand lösen und aufnehmen können. Die erfindungsgemäße Lösung erschließt auch die Möglichkeit, auf die Bestückung der Schneidkanten mit Zähnen oder dergleichen ganz zu verzichten, so daß wegen des Entfalls diesbezüglicher Stillstandszeiten die Verfügbarkeit des Schaufelradbaggers und der mit ihm zusammenarbeitenden Geräte erhöht sowie die Schaufelradgrabkraft weiter verringert sind.

Die mit dem Schneiden mittels Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen erzielbaren Vorteile wirken sich auch auf den gesamten Schaufelradbagger günstig aus, da Gewichtsersparnisse an Eimern, am Schaufelradkörper, am Schaufelradantrieb usw. weitere Gewichtsminderungen an der übrigen Gerüstkonstruktion des Baggers ermöglichen.

Falls das Fördergut beim Graben mit dem Schaufelrad unzulässig große Klumpen bilden sollte, so kann dem dadurch Abhilfe geschaffen werden, daß an den Eimern - außer den Pendeldüsen - weitere, die Hochdruckflüssigkeitsstrahlen, insbesondere Wasserstrahlen, jedoch in relativ zum Eimer konstanter Richtung ausstrahlende Festdüsen angeordnet sind, wobei ein Teil der Festdüsen an den äußeren Eimerrücken angeordnet ist und in etwa radialer Richtung strahlt, und wobei der andere Teil der Festdüsen an den äußeren Eimerseitenwänden angeordnet ist und in der jeweiligen Schwenkrichtung des Schaufelrad auslegers strahlt.

Zweckmäßigerweise werden die Festdüsen so gesteuert, daß die an den Eimerseitenwänden angeordneten Festdüsen im Schaufel radausleger-Schwenkwinkelbereich von etwa 0° bis ±45° und die an den Eimerrücken angeordneten Festdüsen im Schaufelradausleger-Schwenkwinkelbereich von etwa ±40° bis ±80° strahlen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Pendel- bzw. Pendel- und Festdüsen getrennt ein- bzw. ausschaltbar, wobei ihnen, insbesondere elektrisch, ansteuerbare Ventile zugeordnet sind. Dadurch ist es möglich, nur diejenigen Düsen einzuschalten, die den gerade im Eingriff befindlichen Teilen der Eimerschneid kanten zugeordnet sind, was eine wesentliche Verringerung der benötigen Hochdruck-Flüssigkeitsmenge erbringt.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Pendel- bzw. Pendel- und Festdüsen mit einer am Umfang des Schaufelrad körpers angeordneten, gemeinsamen Ringleitung verbunden sind, wobei die Ventile zwischen der Ringleitung und den Düsen ange ordnet sind. - Das Vorsehen der gemeinsamen Ringleitung ergibt insbesondere eine Vereinfachung der Rohrleitungsführung.

Eine geschützte Anordnung der Ventile ergibt sich, wenn diese innerhalb des vom Schaufelradkörper umgrenzten Raums angeordnet sind.

Die Zahl der zum Eimerwechseln lösbaren Rohrverbindungen ist besonders gering, wenn - gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal - alle den Pendel- bzw. Pendel- und Festdüsen eines Eimers zuge ordneten Ventile in einem Block zusammengefaßt sind.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn jede Pendel- bzw. Pendel- und Festdüse mit dem zugehörigen Ventil eine Baueinheit bildet.

Um zu erreichen, daß jeweils nur diejenigen Pendel- bzw. Pendel- und Festdüsen eingeschaltet sind, die den gerade im Eingriff mit dem abzugrabenden Material befindlichen Teilen der Eimerschneiden zugeordnet sind, werden die den Pendel- bzw. Pendel- und Festdüsen zuageordneten Ventile durch eine gemeinsame, zentrale elektrische Steuerung, die vorzugsweise ein Mikroprozessor ist, geschaltet. Dazu werden dieser Steuerung folgende Daten in Form von elektrischen Signalen eingegeben:

a) Schaufelradantrieb ein oder aus,
b) Momentanwert der Schaufelraddrehstellung,
c) Momentanwert der Schaufelradausleger-Schwenkgeschwindigkeit,
d) Momentanwert der Schaufelradausleger-Schwenkrichtung,
e) Momentanwert des Schaufelradausleger-Schwenkwinkels,
f) Schichthöhe,
g) Zustellweg des Baggerfahrwerks,
h) Schaufelraddrehrichtung, und falls erforderlich,
i) Zustellung des Schaufelradausleger-Hubwerks.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schaufelradbagger in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schaufelradausleger,

Fig. 3 eine Seitenansicht auf das Schaufelrad,

Fig. 4 das Schaufelrad in perspektivischer Darstel lung,

Fig. 5 das Schaufelrad mit seinem Antrieb, teilweise im Schnitt,

Fig. 6a, 6b eine Seitenansicht auf im Terassenschnitt (6a) bzw. Fallschnitt arbeitende Schaufel räder mit Festdüsen,

Fig. 7a eine Draufsicht auf den abzubauenden Block mit zwei Stellungen des schematisch angedeuteten Schaufelradauslegers, und

Fig. 7b, 7c vergrößerte Details Z, W aus Fig. 7a.

Der fahrbare Schaufelradbagger weist in an sich be kannter Weise einen Unterbau 1 mit Raupen-Fahrwerk und einen schwenkbar auf dem Unterbau gelagerten Oberbau 2 mit heb- und senkbarem Schaufelradausleger 3 auf.

Das motorisch drehbare Schaufelrad weist an seinem Umfang mehrere, in gleichen Abständen aufeinander - folgende Eimer 4 auf, von denen bei der Grabarbeit nur ein Teil - z. B. drei - gleichzeitig im Eingriff ist. Die Eimer 4 weisen etwa trapezförmig ausge bildete Aufnahmeöffnungen auf, die sowohl auf den zur Schaufelradachse parallelen Seiten als auch auf den hierzu etwa senkrecht verlaufenden Seiten von Schneidkanten, Querschneide 5 und Seitenschneiden 5′, begrenzt sind. Die Seitenwände der Eimer 4 verlaufen derart zur Längsmittelebene des Schaufelrades hin geneigt, daß der Eimer je weils von den mit dem Abbaustoß im Eingriff stehenden Seitenschneiden 5′ freigeschnitten wird.

Jeder Eimer 4 weist hinter der Querschneide 5 und den Seitenschneiden 5′ mehrere, z. B. je Schneide drei, Pendeldüsen 6, d. h. Düsen, die um einen vorge gebenen Winkel um eine rechtwinklig zur Eimerschneid kante liegende Achse schnell hin- und herschwenken, auf. Diese Pendeldüsen 6 sind im Raum des Freischnitt winkels angeordnet. Das ist bei den der Querschneide 5 zugeordneten Pendeldüsen der Raum zwischen Schaufel radschnittkreis und Eimerrücken und bei den den Seitenschneiden 5′ zugeordneten Pendeldüsen der Raum zwischen der äußeren Schaufelseitenfläche und der Fläche, die an der Schneidkante anliegt und aus den resultierenden Vektoren aus Schaufelrad-Umfangsge schwindigkeit und Schaufelradausleger-Schwenkge schwindigkeit gebildet ist. Die Pendeldüsen 6 liegen so weit von der zugehörigen Schneidkante 5, 5′ zurückver setzt, daß die aus ihren Mündungen austretenden Strahlen kurz vor der Schneidkante deren gesamte Länge überstreichen.

Die Pendseldüsen 6 haben Mündungsdurchmesser von größenordnungsmäßig 0,5 bis 2,0 mm und sind von Wasser sehr hohen Drucks - z. B. 500 bis 1000 bar und mehr - beaufschlagt. Zur Erzeugung des hohen Drucks dient eine Hochdruckpumpe 7, die auf dem Oberbau 2 des Schaufelradbaggers angeordnet ist.

Das Druckwasser gelangt dann über eine Leitung 13′ in einer Längsbohrung 16 in der Schaufel radachse 14 und eine radiale Rohrleitung 13′′ zu einer Ringleitung 17, die am Umfang des Schaufelrades, vorzugsweise innerhalb des vom Schaufelradkörper umgrenzten Raums, angeordnet ist. Von der Ring leitung 17 werden alle Pendeldüsen 6 und alle Festdüsen 21 versorgt.

Zwischen die Ringleitung 17 und die Pendeldüsen 6 und Festdüsen 21 ist je ein elektrisch ansteuerbares Ventil geschaltet, so daß alle Pendeldüsen und Fest düsen getrennt voneinander ein- und ausschaltbar sind.

Die den Düsen eines Eimers 4 zugeordneten Ventile sind an geeigneten Stellen innerhalb des Schaufelrad körpers geschützt angeordnet. Um nur eine zum Eimerwechseln lösbare Rohrverbindung zu benötigen, können auch alle den Düsen eines Eimers zuge ordneten Ventile in einem Block 20 zusammengefaßt und an geschützte Stelle des Eimerrückens, zweckmäßiger weise zwischen den hinteren Eimerbefestigungen, ange ordnet werden. - Es kann aber auch jede Düse mit ihrem zugehörigen Ventil in einer gekapselten Einheit zu sammengefaßt sein.

Zur beispielshaften Veranschaulichung der Aussage, daß nur diejenigen Pendeldüsen eingeschaltet sind, die einem gerade im Eingriff befindlichen Teil der Schneidkanten zugeordnet sind, dient die Fig. 4. Aufgrund der Geomertrie des vom jeweiligen Eimer 4 gegrabenen Kommaspans sind bei den Eimern 4 a, 4 b und 4 c je eine Pendeldüse 6 der Querschneide 5 und beim Eimer 4 a eine bei den Eimern 4 b und 4 c je zwei Pendeldüsen 6 der einen Seitenschneide 5′ eingeschaltet. Alle übrigen Pendeldüsen sind gerade ausgeschaltet.

Zum Schutz der gerade strahlenden Pendeldüse sollte sie etwas vor den theoretischen Zeitpunkt des Eingriffsbeginns der Schneidkante und etwas nach dem des Eingriffsendes (jeweils größenordnungsmäßig 10 cm) eingeschaltet sein, da die tatsächliche Geometrie des Schaufelradeingriffs stets gewisse Abweichungen von der theoretischen Geometrie aufweist.

Schaufelradbagger mit den erfindungsgemäßen, von Hoch druckwasser beaufschlagten Pendeldüsen, bzw. Pendel- und Festdüsen, sind vorteilhaft generell dort einsetz bar, wo Material großer Härte und Festigkeit oder besonders stark schleißendes Material gelöst oder abgebaut werden muß. Spezielle Einsatzgebiete sind beim Abräumen oder Abbau von Sandstein oder sandsteinähnlichem Material, beim Abbau von Stein kohle, Teersand, Ölschiefer und andere.

Wenn das Fördergut beim Graben mit dem Schaufelrad unzulässig große Klumpen bilden sollte, so kann durch zusätzliche Festdüsen 21 Abhilfe geschaffen werden. Diese Düsen 21 senden Wasserstrahlen nicht pendelnd, sondern, bezogen auf den zugehörigen Eimer, in konstanter Richtung aus.

Eine oder mehrere dieser Festdüsen ist bzw. sind am Eimerrücken angeordnet und strahlt bzw. strahlen etwa in radialer Richtun, bezogen auf das Schaufelrad.

Eine (oder mehrere) dieser Festdüsen 21 b ist an jeder Eimerseite angeordnet und strahlt in Schwenkrichtung.

Bekanntlich wird bei den heute überwiegend üblichen vorschublosen Schaufelradbaggern der Block so abgebaut, daß in der Draufsicht sichelförmige Schnitte 23 (Fig. 7a) ent stehen.

Bei, bezogen auf die Gerätefahrtrichtung, kleinen Schwenk winkel ϕ gräbt jeder Eimer 4 einen im Querschnitt etwa rechteckigen Span, dessen Breitseite von einer Seiten schneide und dessen Schmalseite von der Querschneide begrenzt wird. (Siehe Darstellung Fig. 7b bei Schwenkwinkel ϕ = 0°.)

Mit zunehmendem Schwenkwinkel ϕ wird die Spankantenlänge, die an die Seitenschneide grenzt, immer kleiner. Um eine gleichbleibende Fördermenge zu erreichen, wird daher mit zunehmenden Schwenkwinkel die Schwenkge schwindigkeit erhöht.

Bei großen Schwenkwinkeln gräbt jeder Eimer einen recht eckigen Span, dessen Breitseite von der Querschneide und dessen Schmalseite von einer Seitenschneide be grenzt wird. (Vergleiche Fig. 7a, 7c mit dem Schaufel radausleger in seiner Endstellung.)

Durch die Festdüsen 21 werden im noch nicht gegrabenen Material Schnitte 24 ausgeführt, die bewirken, daß hier der Span bevorzugt bricht. - Der Weg der seitlichen Festdüsen 21 b während ihres Arbeiten, d. h. bei ein geschalteten Festdüsen, ist in den Fig. 6, 7a bei 22 gestrichelt angegeben.

Auch diese Festdüsen 21 werden durch die elektrische Steuerung - vorzugsweise einen Mikroprozessor - so gesteuert, daß sie nur so lange wie erforderlich arbeiten.

Im Bereich kleiner Schwenkwinkel (<0°) arbeitet die Festdüse (bzw. die Festdüsen) an der Eimerseite in Schwenkrichtung (an der schwenkrichtungsseitigen Eimer seite). Dadurch wird der Span, den der nachfolgende Eimer gräbt, an seiner Breitseite geteilt.

Im Bereich großer Schwenkwinkel (40°-80°) arbeitet die Festdüse (bzw. Festdüsen) am Eimerrücken.

Dadurch werden bei der nächsten Schwenkbewegung des Schaufelradauslegers die Späne an ihrer Breitseite unterteilt.

Der elektrischen Steuerung werden folgende Daten in Form von elektrischen Signalen eingegeben:

a) Schaufelradantrieb ein oder aus,
b) Momentanwert der Schaufelraddrehstellung über einen Geber an der Schaufelradwelle oder an einer beliebigen Getriebewelle, wobei - im letzteren Fall - durch ein Getriebe zwischen dieser Welle und dem Geber gewähr leistet ist, daß der Geber genau dieselbe Drehzahl hat wie das Schaufelrad,
c) Momentanwert der Schaufelradausleger-Schwenkgeschwindig keit, z. B. von einem Tachogenerator an einem der den Oberbau des Baggers schwenkenden Motoren,
d) Momentanwert der Schaufelradausleger-Schwenkrichtung,
e) Momentanwert des Schaufelradausleger-Schwenkwinkels über einen Geber, der die Stellung des Baggeroberbaus zum Baggerunterbau erfaßt,
f) Schichthöhe - die z. B. von Hand durch den Baggerführer eingegeben werden kann,
g) Zustellweg des Baggerfahrwerks, der z. B. durch einen Weggeber an einem Laufrad einer Raupe, oder an einem Raupenturas, oder an einer Getriebewelle eines Raupen antriebs erfaßt wird,
h) Schaufelraddrehrichtung; (nur erforderlich bei Baggern, die für Hoch- und Tiefschnitt eingerichtet sind), und
i) Zustellung des Schaufelradausleger-Hubwerks mit Hilfe eines Gebers am Hubwerk; (nur erforderlich bei Bagger betrieb mit Fallschnitt).

Claims

1. Schaufelradbagger mit einem am auf einem Fahrwerk abgestützten Baggergerüst angeordneten schwenk- und hebbaren Schaufelradausleger, der das auf einer Schaufelradwelle gelagerte Schaufelrad trägt, das über ein Schaufelradgetriebe antreibbar ist und dessen Eimer am Schaufelradkörper befestigt und mit Schneidkanten und mit von Flüssigkeits strahlen hohen Drucks beaufschlagbaren Düsen zum Schneiden von Trennfugen in das abzubauende Material versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen Pendeldüsen (6) sind und an den äußeren Eimerrücken und an den äußeren Eimer seitenwänden angeordnet sind.

2. Schaufelradbagger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eimern (4) weitere, die Hochdruckflüssigkeits strahlen, insbesondere Wasserstrahlen, jedoch in relativ zum Eimer konstanter Richtung ausstrahlende Festdüsen (21) angeordnet sind, wobei ein Teil der Festdüsen an den äußeren Eimerrücken angeordnet ist und in etwa radialer Richtung strahlt, und wobei der andere Teil der Festdüsen an den äußeren Eimerseitenwänden angeordnet ist und in der jeweiligen Schwenkrichttung des Schaufelradauslegers strahlt.

3. Schaufelradbagger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Eimerseitenwänden angeordneten Festdüsen (21) im Schaufelradausleger-Schwenkwinkelbereich von etwa 0° bis ±45° und die an den Eimerrücken angeordneten Festdüsen (21) im Schaufelradausleger-Schwenkwinkelbereich von etwa ±40° bis ±80° strahlen.

4. Schaufelradbagger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendel- bzw. Pendel- und Festdüsen (6 bzw. 6, 21) getrennt ein- bzw. ausschaltbar sind.

5. Schaufelradbagger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Pendel- bzw. Pendel- und Festdüsen (6 bzw. 6, 21) insbesondere elektrisch ansteuerbare Ventile zugeordnet sind, die so gesteuert sind, daß nur die den im Eingriff befindlichen Teil der Schneidkanten zugeordneten Düsen eingeschaltet sind.

6. Schaufelradbagger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendel- bzw. Pendel- und Festdüsen (6 bzw. 6, 21) mit einer am Umfang des Schaufelradkörpers angeordneten, gemeinsamen Ringleitung (17) verbunden sind und daß die Ventile zwischen der Ringleitung (17) und den Düsen angeordnet sind.

7. Schaufelradbagger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile innerhalb des vom Schaufelradkörper umgrenzten Raums angeordnet sind.

8. Schaufelradbagger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle den Pendel- bzw. Pendel- und Festdüsen eines Eimers (4) zugeordneten Ventile in einem Block (20) zusammengefaßt sind, der am äußeren Eimerrücken geschützt angeordnet ist.

9. Schaufelradbagger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pendel- bzw. Pendel- und Festdüse mit dem zugehörigen Ventil eine Baueinheit bildet.

10. Schaufelradbagger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Pendel- bzw. Pendel- und Festdüsen zugeordneten Ventile durch eine gemeinsame, zentrale, elektrische Steuerung (19), insbesondere einen Mikroprozessor, geschaltet werden.

11. Schaufelradbagger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrischen Steuerung die folgenden Daten in Form von elektrischen Signalen eingegeben werden:

a) Schaufelradantrieb ein oder aus,
b) Momentanwert der Schaufelraddrehstellung,
c) Momentanwert der Schaufelradausleger-Schwenkgeschwindigkeit,
d) Momentanwert der Schaufelradausleger-Schwenkrichtung,
e) Momentanwert des Schaufelradausleger-Schwenkwinkels,
f) Schichthöhe,
g) Zustellweg des Baggerfahrwerks,
h) Schaufelraddrehrichtung und, falls erforderlich,
i) Zustellung des Schaufelradausleger-Hubwerks.

12. Schaufelradbagger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber für die Schaufelraddrehstellung entweder direkt an der Schaufelradwelle (14) oder an einer Welle des Schaufelradgetriebes angeordnet ist, wobei im letzteren Fall das Schaufelradgetriebe über ein Getriebe, das die gleiche Übersetzung aufweist, wie sie zwischen der angezapften Welle des Schaufelradgetriebes und dem Schaufelrad besteht, mit der Kontaktwelle der elektrischen Steuerung verbunden ist.