DE3427038A1

DE3427038A1 - Schaufelrad eines baggers

Info

Publication number: DE3427038A1
Application number: DE19843427038
Authority: DE
Inventors: Rudolf 4010 Hilden Fauerbach; Karl-Erich Dipl.-Ing. 4000 Düsseldorf Partz
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Krupp Industietechnik GmbH
Priority date: 1984-07-21
Filing date: 1984-07-21
Publication date: 1986-01-30
Also published as: AU4504685A; ZA855353B; US4663868A; AU578482B2; CA1250610A; DE3427038C2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Schaufelrad eines Baggers mit mehreren Schaufeln zum Lösen und Aufnehmen von abzubauendem Material.

Beim Schaufelrad eines Baggers nach der DE-PS 13 02 187 werden zum Erhöhen der Schneidkraft Vibrationsimpulse tangential zum Schaufelrad in dieses geleitet. Dazu ist ein großer Energieaufwand erforderlich, und die Schwingungen des Schaufelrades bilden eine unnötige Lärmbelästigung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Schaufelrad eines Baggers so zu gestalten, daß das Lösen des aufzunehmenden Gutes energiesparend und geräuscharm erfolgt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die einzelnen Schaufeln mit in Schneidrichtung oszillierenden Schlagschneiden versehen sind. Es wird nur ein sehr kleiner Teil des Schaufelrades mit geringem Aufwand an Energie in Vibration versetzt, was folglich auch nicht zur besonderen Lärmentwicklung führt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das die Schaufeln tragende Schaufelrad an einem horizontal und vertikal bewegbaren Ausleger gelagert. Die Schlagschneiden sind an den schneidenden Ecken der Schaufeln bzw. diesen am Schaufelrad vorgelagerten Vorschneiden angeordnet, und die Spitzen der Schlagschneiden sind zum zu schneidenden Material in deren Raumecken gerichtet, weil dort die optimale Lösewirkung erzielt wird. Beim horizontalen Verschwenken des das Schaufelrad tragenden Auslegers bewegt sich der Schlagschneider in besonders wirksamer Weise in die zu lösende Ecke des abzuräumenden Gutes. Zur weiteren Geräuschdämmung können die Schaufeln und Vorschneider über Dämpfungselemente am Schaufelrad befestigt sein.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Schlagschneiden mit Schäften in Buchsen von den Schaufeln bzw. Vorschneidern zugeordneten Messerträgern axial verschiebbar gelagert und von Stiften, die in Nuten gleiten, verdrehsicher geführt sein, wobei in den Buchsen von Erregern beaufschlagte Schlaghämmer für die Schlagschneiden geführt sind.

Zur weiteren Energieeinsparung und damit Geräusche gar nicht erst außerhalb des Erdreiches entstehen, ist das Schaufelrad in weite- rer Ausgestaltung der Erfindung mit einem Begrenzer für den Aktivierungsabschnitt der Schiagschneiden versehen. Dieser Begrenzer bewirkt, daß die Schiagschneiden nur in dem Bereich der Schaufelradumdrehung beaufschlagt werden, in welchem sie tatsächlich Abbaumaterial lösen und kann eine eine Druckmittel kammer bildende Abflachung eines runden Stators sein, auf dem ein mit Bohrungen versehener Rotor mit dem Schaufelrad umlaufend gelagert ist, wobei die Druckmittel kammer den Schneidbereich des Schaufelrades überdeckt und von den Bohrungen Druckmittel leitungen zu den Schlaghämmern geführt sind. Da in vielen Fällen zum Lösen des aufnehmenden Gutes beim seitlichen Verschwenken nur die in Schwenkrichtung vorhandenen Schlagschneiden aktiviert werden müssen, kann die Druckmittel kammer in eine linke und eine rechte Druckmittel kammer unterteilt sein und der Rotor linke und rechte Bohrungen haben. Es wird dann nur die in Schwenkrichtung angeordnete Druckmittel kammer beaufschlagt und nur die in Schwenkrichtung liegenden Schlagschneiden aktiviert.

Der erwähnte Begrenzer ist vorzugsweise in dem Drehmittelpunkt des Schaufelrades angeordnet und schaltungsmäßig zwischen einer Druckmittel pumpe und den Zylindern der Schlaghämmer zugeordneten Schaltventilen in einer Druckleitung angeordnet. Jedes Schaltventil ist über eine Druckleitung und eine Steuerleitung mit dem jeweiligen Zylinder des Schlaghammers und mit einem Druckspeicher

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verbunden, der Druckschwingungen im Druckmittel system ausgleicht. Zwischen der für das ganze Drucksystem zuständigen Druckmittelpumpe und dem bereits erwähnten Begrenzer kann ein rechts-!inks-Steuerblock vorhanden sein, der beim Verschwenken des Auslegers nur die Schlaghämmer der in Schwenkrichtung liegenden Seite des Schaufelradbaggers beaufschlagt.

Alternativ zu hydraulischen Schlagschneiden können auch elektrische, pneumatische oder elektro-pneumatische Schlagschneiden verwendet werden. Die elektrische Energieversorgung kann dann über eine auf der Welle des Schaufelrades installierte Schleifringübertragung realisiert werden.

Als Vibrationserreger für die Schlagschneiden können die Stirnflächen zwischen Schäften und Schlaghämmern eine keilförmige Nut- und Federanordnung haben, die beim Drehen des Schlaghammers Schläge auf den Schaft der Schlagschneide erzeugen.

Alternativ zur hydraulischen Ansteuerung der Schlaghämmer ist eine elektrische Steuerung realisierbar. Ein stirnseitig am freien Ende der Welle des Schaufelrades montiertes Endlospotentiometer liefert eine dem Schaufelraddrehwinkel proportionale Spannung. Die im vorgesehenen Arbeitsbereich anstehende Spannung wird als Impulsgeber für Schaltelemente vorgesehen, die einer handelsüblichen hydraulischen Drehdurchführung nachgeschaltet werden. Zur Steuerung je nach Schwenkrichtung ist ein einfacher elektrischer Impuls auf die genannten Schaltelemente ausreichend. Als weitere Variante kann für eine direkte Steuerung über die Andrückkraft der Schaufel bei anstehendem harten Gut auch zur Steuerung der Schlagkraft der Schlagschneiden verwendet werden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigen: 35

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Fig. 1 ein Schaufelrad in der Seitenansicht, Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. 1, Fig. 3 einen Ausschnitt von einem anderen Schaufelrad,

Fig. 4 eine Schaufel in der Seitenansicht in größerem Maßstab,

Fig. 5 eine Stirnansicht von Fig. 4, Fig. 6 eine Draufsicht auf Fig. 4,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Führung einer Schlagschneide in größerem Maßstab,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine andere Schlagschneide,

Fig. 9 ein Detail aus Fig. 8 in größerem Maßstab, 20

Fig. 10 eine Stirnansicht eines Schlaghammers von Fig. 9, Fig. 11 eine Drehdurchführung für die Druckmittelzufuhr im

Querschnitt,
25

Fig. 12 einen Längsschnitt durch Fig. 11, Fig. 13 einen Schaltplan für eine Druckmittel anlage.

Ein Schaufelrad 1 trägt umfangsverteilt mehrere Schaufeln 2, zwischen denen beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 Vorschneider 3 angeordnet sind. Die Vorschneider 3 und einige der Schaufeln 2 sind an den Schneidecken mit Schlagschneiden 4 versehen, wie die

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Fig. 2 bis 6 zeigen. Das von den Schaufeln 2 gewonnene Material wird auf einen in Fig. 2 gezeichneten Bandförderer 30 aufgegeben und von diesem abtransportiert. Fig. 2 zeigt auch, daß beim Schwenken des an einem Ausleger 5 gelagerten Schaufelrades 1 in Pfeil richtung b die rechten Schlaghämmer 4 zum Lösen des Materials besondere Schneidarbeit leisten müssen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Arbeitsbereiche der Schlaghämmer 4. In der vertikalen Schnittsichel nach Fig. 1 wird der Arbeitsbereich durch den Winkel a bestimmt. In der horizontalen Schnittsichel nach Fig. 2 ergibt sich der Arbeitsbereich aus der Schwenkrichtung rechts/links. Es werden nur die Schlaghämmer 4 aktiviert, die unmittelbar am Gewinnungsprozeß harter Materialien beteiligt sind.

Die in den Fig. 2, 5 und 6 erkennbare Schneidkontur 6 ist so ausgebildet, daß die Krafteinleitung in das zu gewinnende Gut in die Eckbereiche 7 der Schaufel konzentiert wird. Die gewählte Schneidkontur 6 bewirkt hohe, bezogen auf die gesamte Schneidenlänge, punktuelle Schneidkräfte in das abzubauende Material. Diese Schneidkräfte werden durch den Einbau der Schlagschneiden 4 erheblich verstärkt.

Zur Minderung der Lärmentwicklung sind die Schaufeln 2 und die Vorschneider 3 über Dämpfungselemente 8 am Schaufelrad befestigt und die Schlaghämmer 12 gekapselt.

Fig. 7 zeigt die Anordnung eines aktivierbaren Schlagschneiders in der Schneide der Schaufel 2 bzw. des Vorschneiders 3. Die Schlagschneide 4 ist mit ihrem Schaft 9 geschützt in einer Buchse 10 eines Messerträgers 11 integriert. Die Aktivierung erfolgt durch den nachgeschalteten druckmittelbeaufschlagten Schlaghammer 12. Stifte 31 (Fig. 7) bzw. 31a (Fig. 8) verhindern das Verdrehen der Schlagschneiden 4 im Messerträger 11.

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Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 bis 10 wird der Schaft 9a der Schlagschneide 4 von einem Schlaghammer 12a aktiviert, der von einem Elektromotor 13 bewegt wird. Eine Nut-Feder-Anordnung 14 an den Stirnflächen erzeugt die oszillierende Bewegung des Schaftes 9a gegenüber dem Schlaghammer 12a, wobei die Nut 14a als V-ähnliche Öffnung und die Feder 14b als Spitze ausgebildet ist.

Die Fig. 11 und 12 zeigen eine spezielle hydraulische Drehdurchführung. Ein mit der Achse des Schaufelrades 1 verbundener Stator 15 wird in der Druckmittel kammer 16 mit Druckmittel beaufschlagt. Ein Rotor 17 ist mit Bohrungen 18 versehen, von denen jede entsprechend dem Leitungsplan nach Fig. 13 mit einer der Schrägschneiden an den Schaufel 2 bzw. Vorschneider 3 verbunden ist. Die Druckmittel kammer 16 erstreckt sich nur über den Winkel a entsprechend dem Arbeitsbereich in vertikaler Schnittsichel nach Fig. 1 und läßt das Druckmittel durch die Bohrungen 18 des Rotors 17 strömen.

Die Steuerung der jeweils eingesetzten Schlaghämmer wird je nach Schwenkrichtung entsprechend Fig. 2 des Auslegers 5 des Schaufelrades 4 durch eine der in der Drehdurchführung arbeitenden Bohrungen 18a oder 18b erzielt, die mechanisch schaltbar sind, so daß das Druckmittel entweder durch die Druckkammer 16a und die Bohrung 18a zu den linken Schiaghämmern 12 oder durch die Druckkammer 16b und die Bohrung 18b zu den rechten Schlaghämmern 12 geleitet wird.

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Fig. 13 zeigt das Prinzip eines Schaltkreislaufes der hydraulisch beaufschlagten Schlaghämmer 12 in den Zylindern 28. Die Hydraulikanlage besteht vor allem aus einem Tank 19, von dem eine Pumpe 20 das Druckmittel über einen links-rechts-Steuerblock 32 zu den

Druckölkammern 16 im Rotor 17 führt. Ein Ventil 23 mit einer

Steuerleitung 26 dient als Schutz vor Überlastung durch Überdruck des Systems. Von den Druckölkammern 16 führen Druckölleitungen 29a zu Schaltventilen 21 der Zylinder 28 und zu diesen zugeordneten Druckspeichern 22, die Schwingungen im System ermöglichen.

Das Drucköl fließt von den beaufschlagten Druckkammern 16 jeweils durch die mit der Steuerleitung 25 verbundene Druckölleitung 27 in den Ringflächenraum 28b des Zylinders 28 und schiebt den Kolben 12a des Schlaghammers 12 am Anschlußpunkt der Steuerleitung 24 vorbei in den Vorschub-Druckraum 28a des Zylinders. Beim Überschreiten des Anschlußpunktes der Steuerleitung 24 wird das Schaltventil 21 durch den jetzt in der Steuerleitung 24 anstehenden Druck in die gezeichnete Stellung umgelegt. Der Druckmittelfluß geht dann über die direkte Druckleitung 29 in den Vorschub-Druckraum 28a des Zylinders 28 und läßt den Schlaghammer 12 gegen die Schlagschneide schnellen. Auf dem Weg dorthin wird kurzzeitig die Anschlußstelle der Steuerleitung 24 durch den Kolben 12a des Schlaghammers 12 unterbrochen. Dies bewirkt einen kurzzeitigen Druckabfall in der Steuerleitung 24 und führt zu einer erneuten Betätigung des Schaltventils 21, so daß der Arbeitsvorgang erneut beginnt. Von den Druckölkammern 16 führt eine Leitung 29a durch den links-rechts-Steuerblock 32 zum Tank 19.

Bei der in Fig. 13 gezeichneten Stellung des links-rechts-Steuerblockes 32 wird das Druckmittel von der Pumpe 20 zu den ZyIindem 28 geführt, die auf der linken Seite der Schaufeln 2 angeordnet sind. Die rechts angeordneten und in Fig. 13 eingezeichneten Zylindern sind dann nicht an das Druckmittel system angeschlossen. Es sind auch nur die Zylinder eingezeichnet, die sich am Schaufelrad im Einsatzbereich nach dem Winkel a gem. Fig. 1 befinden.

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Durch die Regelung der Durchflußmenge bzw. des Öldruckes kann die Schlagzahl des Schlaghammers 12 in individuell der optimalen Schlagfrequenz zum Lösen des anstehenden Materials angepaßt werden. Durch die Verwendung von Einsteckwerkzeugen ist zum einen ein problemloser Wechsel und zum anderen eine hohe Flexibilität an die zu gewinnenden Materialien gewährleistet.

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	Bezeichnungsli ste
1	Schaufelrad
2	Schaufeln
3	Vorschneider
4	Schlagschneide
5	Ausleger
6	Schneidkontur
7	Eckbereich
8	Dämpfungselement
9	Schaft
10	Buchse
11	Messerträger
12	Schlaghammer
13	Elektromotor
14	Nut-Feder-Anordnung
15	Stator
16	Druckmittel kammer
17	Rotor
18	Bohrungen
19	Tank
20	Pumpe
21	Schaltventil
22	Druckspeicher
23	Überdruckventil
24	Steuerleitung
25	Il
26
27
28	Zylinder
29	Druckleitung
30	Bandförderer
31	Stift
32	Li nks-rechts-Steuerblock
33	Leitung

20. Juli 1984

- Leerseite -

Claims

Mannesmann Aktiengesellschaft 20. Juli 1984 Mannesmannufer 2 23429 - Ko /Un. Düsseldorf Schaufelrad eines Baggers Patentansprüche

1. Schaufelrad eines Baggers mit mehreren Schaufeln zum Lösen und Aufnehmen von abzubauendem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (2) mit in Schneidrichtung oszillierenden Schlagschneiden (4) versehen sind.

2. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schaufeln (2) tragende Schaufelrad (1) an einem horizontal und vertikal bewegbaren Ausleger (5) gelagert ist.

3. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagschneiden (4) an den schneidenden Ecken der Schaufein (2) angeordnet sind und daß die Spitzen der Schlagschneiden (4) zum zu schneidenden Material gerichtet sind.

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4. Schaufelrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Schlagschneiden (4) an den Schaufeln (2) am Schaufelrad (1) vorgelagerten Vorschneidern angeordnet sind. 5

5. Schaufelrad nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schaufeln (2) und/oder Vorschneider (3) über Dämpfungselemente (8) am Schaufelrad (1) befestigt sind. 10

6. Schaufelrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Schlagschneiden (4) mit Schäften (9) in Buchsen (10) von an den Schaufeln (1) bzw. Vorschneidern (3) angeordneten Messerträgern (11) axial verschiebbar gelagert und von Stiften (31) verdrehsicher geführt sind, und daß in den Buchsen (10) von Erregern beaufschlagte Schlaghämmer (12) für die Schlagschneiden (4) geführt sind.

7. Schaufelrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Schaufelrad (1) mit einem Begrenzer für den Aktivierungsabschnitt der Schlagschneide (4) versehen ist.

8. Schaufelrad nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Begrenzer eine eine Druckmittel kammer (16) bildende Abflachung eines runden Stators (15) ist, auf dem ein mit Bohrungen (18) versehener Rotor (17) mit dem Schaufelrad (1) umlaufend gelagert ist, wobei die Druckmittel kammer (16) den Schneidbereich des Schaufelrades (1) überdeckt und daß von den Bohrungen (18) Druckmittelleitungen zu den Schlaghämmern (12) geführt sind.

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9. Schaufelrad nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Druckmittel kammer (16) in eine linke (16a) und eine rechte Druckmittel kammer (16b) unterteilt ist und daß dafür im Rotor (17) linke (18a) und rechte Bohrungen (18b) vorhanden sind.

10. Schaufelrad nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Begrenzer in dem Drehmittelpunkt des Schaufelrades (1) angeordnet und schaltungsmäßig zwischen einer Druckmittel pumpe (20) und den Zylindern (28) der Schlaghämmer (12) zugeordneten Schaltventilen (21) in einer Druckleitung (29, 29a) angeordnet ist.

11. Schaufelrad nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Schaltventil (21) über die Druckleitung (29) und eine Steuerleitung (24) mit dem Vorschub-Druckraum (28a) des jeweils zugeordneten Zylinders (28) verbunden ist, dessen Rückzug-Ringdruckraum (28b) über eine Druckleitung (27) mit einem Druckspeieher (22) und über eine Steuerleitung (25) mit dem Steuerventil (21) verbunden ist.

12. Schaufelrad nach Ansppuch 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen den Druckmittel kammern (16a, 16b) des Begrenzers und der Druckmittel pumpe (20) ein rechts-links-Steuerblock (32) angeordnet ist.

13. Schaufelrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Erreger für die Schlagschneiden (4) Elektromotoren (13) sind.

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14. Schaufelrad nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß an den Stirnflächen zwischen Schäften (9) und Schlaghämmern (12) Nut- und Federanordnungen (14) als Verdrehsicherung vorhanden sind.