DE3523219C1 - Hydraulischer Bagger - Google Patents

Description

• Die Drücke des ersten und des zweiten Hydraulikantriebes werden vorzugsweise den Eingängen eines Doppelrückschlagventils zugeführt, dessen Ausgang mit der Verstellvorrichtung verbunden ist. Das Doppelrückschlagventil schaltet jeweils den größeren der beiden an ihren Eingängen anstehenden Drücke auf den Ausgang durch.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Druck in mindestens einem Hydraulikantrieb durch ein einstellbares Begrenzungsventil begrenzbar ist. Das Begrenzungsventil kann vom Baggerführer eingestellt werden, so daß der Druck des Hydraulikantriebs einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt, unabhängig von der Bedienung des Baggerfahrzeugs. Auf diese Weise ist es möglich, durch entsprechende Einstellung des Begrenzungsventils den Druck vorzugeben, mit dem bei einem bestimmten Gestein gearbeitet werden sollte, um die größtmögliche Zertrümmerungsleistung zu erzielen. Der Baggerführer braucht dann nur noch die Hydraulikantriebe so zu betätigen, daß diese jeweils die maximal mögliche Anpreßkraft erzeugen. Ein derartiger Felsbrecher ist unabhängig von dem Betriebsdruck des verwendeten Baggerfahrzeugs, so daß die Schlagfrequenz des Hydraulikhammers unabhängig vom Druck des Versorgungssystems eingestellt werden kann.
• Die Hydraulikantriebe des Baggers bestehen in der Regel aus Hydraulikzylindern. Dabei sollte der Druck derjenigen Zylinderkammer zur Steuerung der Verstellvorrichtung benutzt werden, die zum Niederdrücken des Hydraulikzylinders mit Druck beaufschlagt wird.
• Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht des Felsbrechers, F i g. 2 ein Funktionsschema des Hydraulikhammers, Fig.3 die hydraulische Schaltung des Systems zur Steuerung der Schlagzahl des Hydraulikhammers in Abhängigkeit von den Drücken der beiden Hydraulikantriebe des Baggers sowie einen Längsschnitt durch die Verstellvorrichtung des Hydraulikhammers und F i g. 4 eine Ansicht der Verstellvorrichtung aus Richtung des Schnittes IV-IV in Fig. 3.
• Der dargestellte Felsbrecher weist ein Baggerfahrzeug 10 auf, das im vorliegenden Fall ein Raupenfahrzeug ist. An dem Baggerfahrzeug 10 ist der Arm 11 um eine vertikale Achse 12 schwenkbar gelagert. Der Arm 11, der etwa in der Mitte seiner Länge abgewinkelt ist, ist in der Zeichnung nur als ein einziges Armteil dargestellt, er kann jedoch aus zwei parallelen Armteilen bestehen, die durch Querstreben miteinander verbunden sind. Die Bewegung des Armes 11, d. h. die vertikale Verschwenkung, erfolgt durch mindestens einen Hydraulikantrieb 13, der gelenkig an dem Baggerfahrzeug 10 angebracht ist und dessen Kolbenstange über ein Gelenk 14 mit dem mittleren Bereich der Länge des Armes 11 verbunden ist.
• An dem äußeren Ende des Armes 11 ist über ein weiteres Gelenk 15 der Stiel 17 angebracht. Dieser Stiel 17 ist ein zweiarmiger Hebel, an dessem kurzen Hebelarm die Kolbenstange eines Hydraulikantriebs 16 angreift, der über ein Gelenk 67 an dem Arm 11 abgestützt ist. Der längere zweite Hebelarm des Stiels 17 weist von dem Arm 11 fort und an seinem äußeren Ende ist über ein Gelenk 68 das rückwärtige Ende des Hydraulikhammers 18 angebracht. An diesem rückwärtigen Ende befindet sich eir zweites Gelenk 19, an dem das eine Ende des Lenkers 20 angreift. Das andere Ende dieses Lenkers 20 ist über ein Gelenk 21 mit einem Lenker 22 verbunden, dessen anderes Ende über das Gelenk 23 am Stiel 17 abgestützt ist. An dem Gelenk 21 greift außerdem die Kolbenstange eines dritten Hydraulikantriebs 24 an, der über ein Gelenk 25 mit dem Stiel 17 verbunden ist. Der dritte Hydraulikantrieb 24 dient zum Schwenken des Hydraulikhammers 18 um das Gelenk 68 herum. Dieser Hydraulikantrieb 24 hat lediglich die Aufgabe, den Hydraulikhammer 18 auszurichten. Eine Anpreßkraft wird von ihm nicht oder nur in ganz unbedeutendem Maße erzeugt.
• Am vorderen Ende des Hydraulikhammers 18 befindet sich der Meißel 26, auf den der Hammerkolben schlägt, um die Meißelspitze 27 in das Gestein einzutreiben. Bei normaler Betriebsweise hat der Hydraulikhammer 18 etwa die in Fig. 1 dargestellte Position, bei der die Meißelspitze 27 fast senkrecht auf das Gestein einwirkt. Der Hydraulikhammer 18 kann allerdings auch so verschwenkt werden, daß er schräg oder sogar horizontal ausgerichtet ist.
• Der Hydraulikhammer 18 wird von dem Baggerfahrzeug 10 aus über eine hydraulische Druckleitung 28 mit einem Druck in der Größenordnung von 200 bar versorgt. Außerdem ist er über eine Rücklaufleitung 29 mit dem drucklosen Tank 57 verbunden.
• Das Schema des Hydraulikhammers 18 ist in Fig.2 dargestellt. Der Hydraulikhammer 18 weist einen Gasdruckspeicher 30 auf, an den die Druckleitung 28 angeschlossen ist und der die Aufgabe hat, kurzzeitige Druckschwankungen auszugleichen.
• Der Hydraulikhammer 18 enthält einen Arbeitszylinder 32, in dem der Arbeitskolben 33 verschiebbar ist.
• Das eine Ende des Arbeitskolbens 33 schlägt auf das rückwärtige Ende des Meißels 26, das in das Gehäuse des Hydraulikhammers 18 hineinragt. Der Arbeitskolben 33 weist zwei mit axialem Abstand angeordnete Verdickungen 34,35 auf. An der vorderen Stirnseite der vorderen Verdickung 34 steht ständig der volle Druck an, der über eine dauernd mit der Druckleitung 28 verbundene Leitung 36 einer Ringnut 37 am vorderen Ende des Arbeitszylinders 32 zugeführt wird. Das hintere Ende der rückwärtigen Verdickung 35 wird über Leitung 38 abwechselnd mit der Druckleitung 28 und der Rücklaufleitung 29 verbunden. In den mittleren Bereich des Arbeitszylinders 32 mündet eine Leitung 39, die ständig mit dem Bereich zwischen den Verdickungen 34 und 35 verbunden ist und dauernd mit der Rücklaufleitung 29 in Verbindung steht. In den Arbeitszylinder 32 münden zahlreiche Steuerbohrungen 40, die mit einer Verstellvorrichtung 41 in Verbindung stehen. Von der Verstellvorrichtung 41 führt eine Steuerleitung 42 in den Steuerzylinder 43, in welchem der Steuerschieber 44 verschiebbar ist. Der Steuerschieber 44 dient zum abwechselnden Verbinden der Leitung 38 mit der Druckleitung 28 und der Rücklaufleitung 29. Er wird durch den Druck in der Steuerleitung 42 in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens 33 verschoben.
• In F i g. 2 ist die Stellung des Arbeitskolbens 33 beim Beginn des Rückhubs dargestellt. Die rückwärtige Schulter der vorderen Verdickung 34 gibt einige der Bohrungen 40 frei, so daß diese Bohrungen 40 über den dünneren mittleren Bereich des Arbeitskolbens 33 mit der Leckleitung 39 verbunden sind. Der Steuerschieber 44 wird hierdurch in eine Stellung gedrückt, in der er die Leitung 38 mit der Rücklaufleitung 29 verbindet. Dadurch wird infolge des Druckes, der auf die vordere Ringfläche der Verdickung 34 ausgeübt wird, der Arbeitskolben 33 zurückbewegt. Sobald die vordere Ringschulter 45 der Verdickung 34 die erste offene Bohrung 40 freigibt, wird die Steuerleitung 42 an den in der Ringnut 37 herrschenden Hochdruck angeschlossen, wodurch der Steuerschieber 44 in seine andere Endlage umgeschaltet wird. In dieser anderen (nicht dargestellten) Endlage des Steuerschiebers 44 wird die Leitung 38 mit der Druckleitung 28 verbunden, so daß nunmehr die rückwärtige Stirnfläche der Verdickung 35 mit Druck beaufschlagt wird. Da diese Stirnfläche größer ist als die vordere Ringschulter 45, die ständig dem Hochdruck ausgesetzt ist, wird der Arbeitskolben 33 in Richtung auf den Meißel 26 beschleunigt, bis er auf diesem aufschlägt.
• Anschließend wiederholen sich die oben beschriebenen Vorgänge.
• Die Höhe des Rückhubes wird dadurch verändert, daß einige der Bohrungen 40 durch die Verstellvorrichtung 41 verschlossen werden können, so daß der Zeitpunkt, zu dem die Steuerleitung 42 während des Rückhubes des Arbeitskolbens 33 vom vorderen Ende des Arbeitszylinders 32 her mit Druck beaufschlagt wird und die Umsteuerung der Leitung 38 stattfindet, verändert werden kann. Natürlich ist die Länge der Verdikkung 34 größer als die Länge des Bereichs der Bohrungen 40, so daß auch dann, wenn alle Bohrungen 40 geöffnet sind, keine Überbrückung der Verdickung 34 stattfindet.
• Die Konstruktion des Steuerzylinders 43 und des Steuerschiebers 44 werden hier nicht näher erläutert, weil sie bekannt ist.
• Die Verstellvorrichtung 41 weist einen Zylinder 46 auf, in dem eine hohle Steuerhülse 47 verschiebbar ist.
• An der einen Stirnseite des Zylinders 46 ist eine Feder 48 abgestützt, die die Steuerhülse 47 gegen die andere Stirnseite drückt.
• Eine Längsnut 49 der Steuerhülse 47 ist mit einer Bohrung 50 verbunden. Die Längsnut 49 befindet sich in jeder Stellung der Steuerhülse 47 im Bereich des drucklosen Tankanschlusses 51, so daß das Innere der Steuerhülse 47 über die Bohrung 50 in jedem Fall drucklos ist.
• Eine der Feder 48 abgewandte Ringschulter 52 der Steuerhülse 47 begrenzt einen mit einem Druckanschluß 53 verbundenen Ringraum des Steuerzylinders 46. Wenn die Kraft des auf die Ringschulter 52 ausgeübten hydraulischen Drucks die Kraft der Feder 48 übersteigt, bewegt sich die Steuerhülse 47 zunehmend gemäß Fig. 3 nach links.
• Der Zylinder 46 weist Querbohrungen 55 auf, von denen jede mit einer der Bohrungen 40 des Arbeitszylinders 32 fluchtet. Die Bohrungen 55 bilden also Verlängerungen der Bohrungen 40. In der Steuerhülse 47 ist eine breite Ringnut 54 vorgesehen, die sich in der Ruhestellung der Steuerhülse 47 über sämtliche Bohrungen 55 erstreckt und diese miteinander verbindet. Da die am weitesten zurückliegende Bohrung 40a ständig mit der Steuerleitung 42 verbunden ist, sind über die Nut 54 alle Bohrungen 40 mit der Steuerleitung 42 verbunden, so daß die Umsteuerung des Druckes in der Steuerleitung 42 bereits dann erfolgt, wenn die Ringschulter 45 die erste Bohrung 40b freigegeben hat. Wenn sich die Steuerhülse 47 im Ruhezustand (F i g. 3) befindet, d. h. wenn der Druck am Druckanschluß 53 nicht ausreicht, um die Kraft der Feder 48 zu überwinden, dann führt der Arbeitskolben 33 Schläge mit kurzem Hub und mit hoher Frequenz aus.
• Wenn sich der Druck am Druckanschluß 53 erhöht, wird die Steuerhülse 47 gemäß F i g. 3 nach links verschoben, wodurch einige der Bohrungen 40 bzw. 55 durch die Steuerhülse 47 verschlossen werden. Die Umsteuerung des Druckes in der Steuerleitung 42 erfolgt also nicht schon dann, wenn die Ringschulter 45 die Bohrung 40b passiert hat (weil diese Bohrung verschlossen ist), sondern erst bei einem größeren Hub des Arbeitskolbens 33.
• Um eine kontinuierliche Hubveränderung durchzuführen, sind die parallelen Bohrungen 55 - ebenso wie die zugehörigen Bohrungen 40- quer zur Längsrichtung des Arbeitszylinders 32 gegeneinander versetzt, so daß diese Bohrungen 55 zwar in Längsrichtung des Arbeitszylinders 32 von der Ringschulter 45 kontinuierlich überfahren werden können, ohne jedoch miteinander in direkter Verbindung zu stehen. Die Ringschulter 45 befindet sich beim Überstreichen der Bohrungen 40 stets im Bereich einer der Bohrungen 55, die jedoch in Umfangsrichtung des Arbeitszylinders 32 gegeneinander versetzt sind.
• Der Tankanschluß 51 ist über eine Rücklaufleitung 56 mit dem Tank 57 verbunden. Der Druckanschluß 53 ist über eine Leitung 58 mit dem Ausgang eines Doppelrückschlagventils 59 verbunden. An einen Eingang des Doppelrückschlagventils 59 ist über Leitung 60 die Zylinderkammer 13b des Hydraulikantriebs 13 angeschlossen, die beim Einziehen des betreffenden Kolbens mit Druck beaufschlagt wird. An den anderen Eingang des Doppelrückschlagventils 59 ist über Leitung 61 die Zylinderkammer 16a des Hydraulikantriebs 16 angeschlossen, die beim Ausfahren der betreffenden Kolbenstange mit Druck beaufschlagt wird. Das Doppelrückschlagventil 59 legt den Druck derjenigen Leitung 60 oder 61 an die Leitung 58, in der der größere Druckwert herrscht. Dieser größere Druck bewirkt dann die Verstellung der Steuerhülse 47 in der Verstellvorrichtung 41 und damit die Veränderung der Schlagfrequenz des Hydraulikhammers 18.
• Die Zylinderkammern 13a und 13b sind über Leitungen 62a bzw. 62b mit einem vom Baggerführer manuell betätigbaren (nicht dargestellten) Umsteuerventil verbunden, um die Kolbenstange des Hydraulikantriebs 13 entweder ausfahren oder einziehen zu können. In gleicher Weise sind die Zylinderkammern 16a und 16b über Leitungen 63a bzw. 63b mit einem weiteren manuell betätigbaren (nicht dargestellten) Umschaltventil verbunden.
• Die Leitungen 60 und 62b sind über ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 64 mit dem Tank 57 verbunden, und die Leitungen 61 und 63a sind ebenfalls über ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 65 mit dem Tank 57 verbunden. An den Druckbegrenzungsventilen 64 und 65 können Drücke von 250 bar, 200 bar, 150 bar usw. eingestellt werden, die die Maximaldrücke für die Hydraulikantriebe 13 und 16 darstellen. Prinzipiell ist es auch möglich, für beide Hydraulikantriebe 13 und 16 ein einziges Druckbegrenzungsventil vorzusehen, jedoch sind separate Druckbegrenzungsventile zweckmäßig, wenn die beiden Hydraulikzylinder unterschiedliche Durchmesser haben.
• Der Grund dafür, daß zur Steuerung der Verstellvorrichtung 41 der Druck der Zylinderkammer 13b des Hydraulikantriebs 13 und der Druck der Zylinderkammer 16a des Hydraulikantriebs 16 benutzt wird, liegt darin, daß die Drücke in diesen beiden Zylinderkammern 13b und 16a in Richtung auf das Niederdrücken des Hydraulikhammers 18 wirken.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Hydraulischer Bagger (10) mit einem schwenkbaren Ausleger (11, 17), an dessem freien Ende ein Felsbrecher in Form eines Hydraulikhammers (18) mit hin- und herbewegbaren Arbeitskolben (33) angeordnet ist, dessen Hubweg durch eine Verstellvorrichtung (41) veränderbar ist, d a d u r c h g e -k e n n z weich n e t, daß die Verstellvorrichtung (41) hydraulisch gesteuert wird, derart, daß ihr Steuerdruck vom Druck im Hydraulikantrieb (13, 16) für den Ausleger (11, 17) abhängig ist.
2. 2. Bagger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (11, 17) aus einem Arm (11) und einem Stiel (17) besteht, daß der Hydraulikhammer (18) an dem Stiel (17) angebracht ist, welcher an dem Ende des durch einen ersten Hydraulikantrieb (13) bewegbaren Armes (il) schwenkbar angebracht und durch einen zweiten Hydraulikantrieb (16) relativ zum Arm (11) bewegbar ist, und daß die Drücke im ersten und zweiten Hydraulikantrieb (13, 16) derart kombiniert sind, daß jeweils der größere dieser beiden Drücke als Steuerdruck der Verstellvorrichtung (41) zugeführt wird.
3. 3. Bagger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drücke im ersten und zweiten Hydraulikantrieb (13, 16) den Eingängen eines Doppelrückschlagventils (59) zugeführt werden, dessen Ausgang mit der Verstellvorrichtung (41) verbunden ist.
4. 4. Bagger nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in mindestens einem Hydraulikantrieb (13, 16) durch ein einstellbares Begrenzungsventil (64, 65) begrenzbar ist.
5. 5. Bagger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Hydraulikantrieb (13, 16) einen Zylinder aufweist und daß zur Steuerung der Verstellvorrichtung (41) der Druck in derjenigen Zylinderkammer (13b, 16a) benutzt wird, die zum Andrücken des Hydraulikhammers (18) mit Druck beaufschlagt wird.
6. 6. Bagger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Hydraulikantrieb (13) zum Bewegen des Armes (11) der Druck zum Einfahren der Kolbenstange und bei dem Hydraulikantrieb (16) zum Bewegen des Stieles (17) der Druck zum Ausfahren der Kolbenstange benutzt wird.

   Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Bagger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

   Die üblichen Felsbrecher bestehen aus einem Baggerfahrzeug, das an seinem schwenkbaren Arm einen ebenfalls schwenkbaren Stiel trägt. Am Ende des Stieles ist ein Hydraulikhammer angebracht, der mit seiner Meißelspitze gegen den zu bearbeitenden Felsen schlägt.

   Dabei wird die Andrückkraft zum Andrücken der Meißelspitze gegen den Fels von den Hydraulikantrieben des Baggerarmes und des Auslegers erzeugt (»Baumaschine und Bautechnik« 1970,S.486,487).

   Es hat sich gezeigt, daß die verschiedenen Gesteinsarten auf die Schläge eines Hydraulikhammers unterschiedlich reagieren. Die größte Zertrümmerungswirkung und damit die größte Arbeitsleistung des Felsbrechers wird für unterschiedliche Gesteinsarten bei unterschiedlichen Schlagfrequenzen des Hydraulikhammers erreicht. Je nach Härte und Festigkeit des Gesteins muß mit unterschiedlichen Schlagfrequenzen und unterschiedlicher Energie pro Einzelschlag gearbeitet werden, um die größte Zertrümmerungsleistung zu erzielen.

   Bei den üblichen Felsbrechern muß zur Veränderung von Schlagzahl und Einzelschlagenergie eine manuelle Verstellung am Hydraulikhammer vorgenommen werden, was umständlich ist und häufig aus Nachlässigkeit oder Unkenntnis unterbleibt.

   Ein weiterer Nachteil der bekannten Felsbrecher besteht darin, daß beim Ansetzen der Meißelspitze gegen eine schräge Gesteinsfläche die Gefahr besteht, daß die Meißelspitze abgleitet, wenn sofort mit voller Schlagenergie und relativ niedriger Schlagfrequenz gearbeitet wird. Die Schläge der Meißelspitze gehen dann ins Leere, weil die Meißelspitze am Gestein keinen Halt findet.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Felsbrecher der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Arbeitsleistung wesentlich erhöht ist.

   Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 vorgesehen.

   Bei dem erfindungsgemäßen Bagger wird der Kolbenhub des Hydraulikhammers automatisch in Abhängigkeit von der Andrückkraft verändert, mit der der Meißel gegen den Fels gedrückt wird. Wenn diese Andrückkraft klein ist, ist der Arbeitskolbenhub des Hydraulikhammers ebenfalls klein, so daß die Hübe des Arbeitskolbens eine geringe Einzelschlagenergie und eine hohe Frequenz haben. Erhöht sich dagegen die Andrückkraft, dann wird durch die Verstellvorrichtung der Arbeitskolbenhub vergrößert und die Schläge werden mit niedriger Frequenz und hoher Einzelschlagenergie ausgeführt. Auf diese Weise kann der Baggerführer durch entsprechende Steuerung der Anpreßkraft die Arbeitsweise des Hydraulikhammers verändern, ohne den Hydraulikhammer direkt beeinflussen zu müssen.

   Wenn das Gestein auf die Schläge des Hydraulikhammers schnell nachgibt, ergibt sich naturgemäß eine geringe Anpreßkraft, so daß automatisch mit hoher Frequenz gearbeitet wird. Bei hohem Widerstand des Gesteins stellt sich von selbst eine hohe Anpreßkraft und eine entsprechend niedrige Schlagfrequenz ein.

   Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß beim Ansetzen der Meißelspitze gegen eine schräge Gesteinsfläche mit geringer Anpreßkraft gearbeitet werden kann, so daß der Hydraulikhammer mit hoher Schlagzahl und geringer Einzelschlagenergie das Gestein »anpickt«, um eine Ansatzstelle für das spätere kräftige Andrücken und Schlagen zu schaffen. Dadurch wird verhindert, daß die Meißelspitze durch zu starke Schläge von der schrägen Gesteinsfläche abgleitet.

   Die Erfindung ist insbesondere bei einem solchen Bagger anwendbar, bei dem zusätzlich zu dem Arm ein Stiel vorgesehen ist, der an dem äußeren Ende eines durch einen ersten Hydraulikantrieb bewegbaren Armes schwenkbar angebracht ist. Hierbei werden die Drücke des den Arm bewegenden ersten Hydraulikantriebs und eines den Stiel relativ zu dem Arm bewegenden zweiten Hydraulikantriebs gemeinsam benutzt, um den Steuerdruck der Verstellvorrichtung zu erzeugen.

   Jeweils der größere der beiden genannten Drücke wird als Steuerdruck verwendet, so daß die automatische Veränderung der Schlagfrequenz des Hydraulikhammers unabhängig davon ist, welcher der beiden Hydraulikantriebe durch die Bedienung des Baggerführers die größere Kraft aufbringt.