DE3728866A1 - Schlitzwandfraese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlitzwandfräse mit minde­ stens einem Antriebs-Aggregat gemäß Oberbegriff des An­ spruches 1.

Eine derartige Schlitzwandfräse ist z. B. aus der DE-OS 34 24 999.0 bekannt. Bei dieser bekannten Schlitzwandfräse kann man die Zielrichtung darin sehen, eine möglichst ein­ fach aber funktionell konstruierte Kraftübertragung vom entsprechenden Antriebs-Aggregat auf die Fräsräder zu realisieren. So ist darin die Kraftübertragung mittels Kegelradgetriebe und Planetengetriebe ebenso wie über einen einfachen Kettenantrieb beschrieben.

Auch kann bei derartigen Schlitzwandfräsen bereits der Einbau einer Kupplung zwischen dem eigentlichen Antriebs- Aggregat und dem Fräsrad-Getriebe vorgesehen sein. Dies entspricht nahezu der im Maschinenbau gängigen Praxis, um entsprechende Anfahr- und Abschaltvorgänge, aber auch die gewünschte Leistungsübertragung auf die Fräsräder schalten zu können.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß gerade bei den schwieri­ gen Einsatzbedingungen und Bodenstrukturen, bei denen Schlitzwandfräsen überwiegend eingesetzt werden, starke Beschädigungen des Fräsrad-Getriebes auftreten. Diese Be­ schädigungen resultieren vor allen Dingen daraus daß die Fräsräder während des Fräsvorganges plötzlich auf harte Materialien, wie Kies, Findlinge, Betonreste etc. stoßen können, wodurch häufig ein abruptes Blockieren der Fräs­ räder auftreten kann. Aufgrund dieser schlagartigen Blockierung der Fräsräder, müssen diese Kräfte stoßartig vom Fräsrad-Getriebe aufgefangen werden, wodurch dieses einer Überbeanspruchung unterliegt und dadurch einer star­ ken Abnutzung ausgesetzt ist. In der Praxis bedeutet dies, daß man bei derartigen Schlitzwandfräsen nahezu nach je­ dem Bauloseinsatz, das Fräsrad-Getriebe ausbauen und min­ destens warten, wenn nicht sogar ersetzen muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schlitz­ wandfräse der gattungsgemäßen Art robust und funktionell einfach so auszulegen, daß stoßartige Beanspruchungen des Fräsrad-Getriebes sowohl bei Blockierungsvorgängen der Fräsräder als auch in der Anfahr- und Ausschalt-Phase weitestgehend vermieden werden, zumindest aber eine star­ ke Reduzierung erfahren.

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

Ein Kerngedanke der Erfindung kann daher darin gesehen wer­ den, zusätzlich zu einer zwischen dem Antriebs-Aggregat, z.B. einem Hydromotor und dem Fräsrad-Getriebe vorgesehenen Kupplung, eine Dämpfungseinrichtung sozusagen direkt in die Fräsräder zu "integrieren". In der Grundidee wird daher im radialen Abstand zur Abtriebswelle ein dreh­ elastisches Dämpfungselement, bevorzugterweise aus einem hochelastischen Naturkautschuk, vorgesehen, das radial gesehen sehr nahe an der Umfangsfläche der Fräsräder an­ geordnet ist. Dieses elastomere Dämpfungselement kann bei stoßartigem Stillstand der Fräsräder z.B. infolge eines Verfangens der Fräszähne an einem Findling, das hohe plötzlich auftretende Drehmoment zumindest stark abdämpfen, so daß nahezu keine stoßartige Belastung von den Fräsrädern rückwirkend auf das Fräsrad-Getriebe über­ tragen wird. Diese Abdämpfung wird einerseits durch die hohe Elastizität des Dämpfungselementes bewirkt, das eine starke Verdrehung der angrenzenden ringförmigen Teile zuläßt. Andererseits wird auch ein Teil des in solchen Blockierungsfällen auftretenden Drehmomentes durch die Formänderungsarbeit im Elastomer vernichtet.

Die Verzögerung, die durch das Dämpfungselement bei der Übertragung und Dämpfung der stoßartigen Belastung auf das Fräsrad-Getriebe hervorgerufen wird, ermöglicht auch ein Auskuppeln der vom Antriebs-Aggregat kommenden Lei­ stung, so daß eine Dauerbelastung in Drehrichtung bei blockierenden Fräsrädern vermieden wird. Das Elastomer­ material des Dämpfungselementes ist aus diesem Grund mit hoher Scherfestigkeit zu wählen, wobei dies auch für den An- und Einvulkanisierungsvorgang gegenüber den angrenzen­ den Metallhülsen gilt.

Ein besonderer Vorteil kann bei der Erfindung darin ge­ sehen werden, daß der prinzipielle konstruktive Aufbau zwischen Fräsrad-Getriebe und Fräsrädern beibehalten werden konnte. Man könnte auch sagen, daß dieser Aufbau beibehalten werden muß und man dementsprechend eine sich diesen Bedingungen unterordnende Lösung finden mußte. Die erfindungsgemäße Maßnahme, daß das elastomere Dämpfungs­ element mit möglichst großem Durchmesser und geringfü­ gigem Abstand zur Umfangsfläche des Fräsrades um die Abtriebswelle vorgesehen ist, läßt die bisherige Kon­ struktion der Fräsräder nahezu unberührt. Da das Dämpfungs­ element sozusagen direkt den entsprechenden Bodenverhält­ nissen ausgesetzt ist und andererseits dem robusten Auf­ bau der Schlitzwandfräse anzupassen war, wurde es mit relativ geringer radialer Stärke ausgelegt. Um jedoch die auftretenden hohen Drehmomente von z.B. 30 kNm pro Fräs­ radsatz im Extremfall dämpfen oder aufnehmen zu können, ist man bestrebt, das hülsenartige Dämpfungselement mit möglichst großem Umfangskreis auszulegen.

Trotz enger Platzverhältnisse zwischen dem Fräsradgetriebe und dem eigentlichen Fräsrad ist somit eine Dämpfung stoß­ artiger Belastungen möglich, wodurch durch die Zeitverzö­ gerung auch das Antriebs-Aggregat, z.B. ein Hydromotor, infolge eines sich aufbauenden Überdruckes abgeschaltet werden kann.

In vorteilhafter Weise ist das Dämpfungselement in Art einer zylindrischen Buchse ausgelegt, die zwischen dem inneren, mit der Abtriebswelle in Verbindung stehendem Nabenring und einer äußeren Metallhülse an- bzw. ein­ vulkanisiert ist. Das Dämpfungselement einschließlich innerem Nabenring und radial äußerer Metallhülse bzw. Blechsegment ist als Baugruppe ausgelegt, so daß ein relativ einfacher, kompletter Austausch der Dämpfungseinheit erfolgen kann.

Die radial äußere Metallhülse der Dämpfungseinheit steht dabei über Paßfeder-Nut-Verbindungen, die mit gleichem Winkelabstand über den Umfang verteilt sind, weitgehend drehfest mit dem Fräsrad in Verbindung. Um eine gute Zu­ gänglichkeit zu gewährleisten bestehen die drehfesten Ver­ bindungen zwischen Abtriebswelle einerseits und zwischen Dämpfungseinheit und dem Fräsrad andererseits aus axialen Schraubverbindungen, die von der Stirnseite der Abtriebs­ welle zugängig sind.

Da die Fräsräder üblicherweise in axialer Richtung mit zwei oder drei Fräszahnsätzen ausgelegt sind, erstreckt sich das buchsenartige Dämpfungselement weitgehend über die gesamte axiale Erstreckung des Fräsrades, so daß un­ terschiedliche radiale von den Fräszähnen auf die Ab­ triebswelle einwirkende Kräfte aufgenommen und über eine größere axiale Fläche übertragen werden können.

Die radiale Stärke des Dämpfungselementes kann beispiels­ weise etwa 3 cm betragen bei einem Innenradius im einge­ bauten Zustand von 50 cm, wobei die Außenfläche des Fräs­ rades einen Radius von ca. 65 cm aufweisen kann. Die Außenfläche des Fräsrades wird in diesem Fall so verstan­ den, daß darauf die entsprechenden Befestigungseinrich­ tungen für die Fräszähne angebracht und insbesondere auf­ geschweißt werden. Man erkennt jedoch daraus, daß eine be­ sonders bevorzugte Lösung darin besteht, das Dämpfungs­ element soweit dies möglich ist, nach radial außen zum Fräsrad-Umfang zu verlagern.

Die Metallhülse kann beispielsweise aus vier Blechseg­ menten bestehen, zwischen denen entsprechende Nuten vor­ gesehen sind, in die Paßfedern des Fräsrades form- und kraftschlüssig eingreifen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles und schematischer Zeichnungen noch näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Seitenansicht auf eine Schlitzwandfräse mit stirnseitig dargestellten Fräsrädern;

Fig. 2 einen radialen Schnitt durch ein Fräsrad ohne Fräszähne im Bereich einer Paßfeder-Nut-Verbin­ dung mit dem Dämpfungselement und der Abtriebs­ welle und

Fig. 3 einen radialen Schnitt, vergleichbar zu dem nach Fig. 2, jedoch im Bereich der axialen Schraubverbindungen zwischen Fräsrad und Ab­ triebswelle.

In Fig. 1 ist eine Schlitzwandfräse 1 in Seitenansicht dargestellt, wie sie im Prinzip aus der DE-OS 34 24 999.0 bekannt ist. Die Schlitzwandfräse 1 weist einen Tragrah­ men 5 auf, der von einem Tragseil 3 gehalten wird. Es ist eine Absaugvorrichtung mit Pumpe 7 vorhanden, über die das gelöste Bodenmaterial nach oben befördert wird. Des weiteren sind Antriebsmotoren 9 für die Fräsräder 11 am Fräsrahmen 5 befestigt. Die beiden dargestellten Fräs­ räder 11 sind drehbar in zwei Lagerschilden 13 aufgenom­ men, die wiederum fest mit dem Fräsenrahmen 5 verbunden sind. Die Schlitzwandfräse 1 wird bei ihrem Einsatz ge­ mäß dem eingezeichneten Pfeil 15 vorwärtsbewegt. Üblicher­ weise weist die Schlitzwandfräse 1 auf der anderen Seite der Lagerschilder 13 ebenfalls zwei Fräsräder auf. Das jeweilige Fräsrad 11 hat auf seiner Umfangsfläche üblicher­ weise mehrere Fräszahnsätze 10, die axial hintereinander­ geordnet auf der Abtriebswelle vorgesehen sind. Die Fräs­ zahnsätze 10 sind in der Regel in Drehrichtung etwas ver­ setzt, so daß die entsprechenden Fräszähne 18 winkelver­ setzt den Fräsvorgang bewirken.

Im Gegensatz zur aus der DE-OS 34 24 999 bekannten Schlitz­ wandfräse 1, sind die in der Fig. 1 dargestellten Fräsrä­ der 11 nunmehr mit einem elastomerem Dämpfungselement 17 ausgestattet. Dieses Dämpfungselement 17 ist mit radialem Abstand um die Abtriebswelle 21 auf einen entsprechenden Nabenring 22 aufvulkanisiert.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 wird das Dämpfungs­ element 17 nach radial außen von Blechsegmenten 23 umge­ ben, die auch als Metallhülse ausgelegt sein können. In der praktischen Realisation genügen vier Blechsegmente 23, die über eine entsprechende Nut in Umfangsrichtung vonein­ andern beabstandet sind. In diese Nut greift entsprechend der Fig. 2 eine entsprechende Paßfeder 24 ein, die bei 25 mit einem äußeren Nabenteil 26 bzw. dem hülsenartigen Fräsrad 11 verbunden ist.

Das z.B. aus einem Elastomer mit einer Gummihärte im Be­ reich von 55 Shore-A und einer Zugfestigkeit im Bereich von 15 bis 30 N/mm² bestehende Dämpfungselement 17 ist zwischen dem inneren Nabenring 22 und dem radial äußeren Blechsegmenten 23 fest einvulkanisiert. Während der Na­ benring über Schrauben 20 mit der Abtriebswelle 21 dreh­ fest verbunden ist, stehen die Blechsegmente 23 form­ schlüssig über Paßfedern 24 (Fig. 2) mit einem äußeren Nabenteil 26 drehfest in Verbindung. Die Befestigung die­ ses Nabenteils 26 ist von der Stirnseite der Abtriebs­ welle 21 mittels Bolzenschrauben 19 vorgenommen, die in Eingriff mit dem Fräsrad 11 stehen.

Die Abtriebswelle 21 ist in den Darstellungen nur schema­ tisch und nicht mit ihrem realistischen Durchmesser auf­ gezeigt. Bei praktischer Realisation müßte der Durchmesser der Abtriebswelle wesentlich größer als in den Dar­ stellungen sein. Die Konstruktion ist jedoch so getrof­ fen, daß die Schraubverbindungen 20, 19 von der Stirn­ seite 28 her gelöst werden können und in dieser Rich­ tung auch die gesamte Baugruppe der Dämpfungseinheit 17, 22, 23 ausgebaut werden kann. Die Fräsräder 11 sind in den Darstellungen nach Fig. 2 und 3 ohne auf der Umfangs­ fläche 27 aufgeschweißte Befestigungseinrichtungen mit Fräszähnen gezeigt. Normalerweise werden in axialer Rich­ tung auf der Umfangsfläche 27 der Fräsräder 11 mehrere Fräszahnsätze 10 vorgesehen.

Bei einem abruptem Stillstand und Blockieren der Fräsräder 11 in Drehrichtung der eingezeichneten Pfeile (Fig. 1) wird daher das von der Abtriebswelle 21 anstehende Dreh­ moment im Dämpfungselement 17 in Umfangsrichtung aufge­ fangen, zumindest aber stark gedämpft, so daß eine schlag­ artige Beanspruchung des der Abtriebswelle 21 in Richtung zum Motor 9 nachgeschalteten Fräsrad-Getriebes (nicht gezeigt) verhindert wird. Die Anvulkanisierung des Dämp­ fungselementes 17 ist so ausgelegt, daß die auftretenden Verformungskräfte und Scherkräfte kein Abreissen der Vul­ kanisationsverbindung zwischen der Nabe 22 und den Blech­ segmenten 23 bringt.

Erfindungsgemäß wird daher trotz engster Platzverhält­ nisse und in robuster einfacher Weise ein Dämpfungs­ element zwischen den Fräsrädern und deren Fräsrad-Getrie­ be vorgesehen, das stoßartig auftretende Drehmomente, z.B. durch Blockieren der Fräsräder auffängt und somit eine Beschädigung des in Richtung zum Antriebs-Aggregat nachgeschalteten Fräsrad-Getriebes verhindert.

Claims (8)

1. Schlitzwandfräse mit mindestens einem Antriebs­ aggregat, z.B. einem Hydromotor, das, gegebenenfalls über eine vorgeschaltete Kupplung, über ein Fräsrad- Getriebe die Abtriebswelle(n) der mit Fräszähnen be­ stückten Fräsräder antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abtriebswelle (21) und dem jeweili­ gen Fräsrad ein drehelastisches Dämpfungselement (17) vorgesehen ist.

2. Schlitzwandfräse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (17) in Art einer zylindri­ schen Buchse im radialen Abstand zwischen Abtriebs­ welle (21) und Fräsrad (11) vorgesehen ist.

3. Schlitzwandfräse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (17) ein Elastomer ist, ins­ besondere aus hochelastischem Naturkautschuk besteht, das zwischen einem inneren Nabenring (22), der dreh­ fest mit der Abtriebswelle (21) verbunden ist, und einer radial äußeren Metallhülse (23) mit weitest­ gehend drehfester Verbindung zum Fräsrad (11) ein­ vulkanisiert ist.

4. Schlitzwandfräse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (23) über mehrere, umfangsmäßig verteilt vorgesehene Paßfeder-Nut-Verbindungen (24) mit dem Fräsrad (11) in Drehverbindung steht.

5. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand des Dämpfungselementes (17) von der Achse der Abtriebswelle (21) möglichst groß gewählt ist.

6. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Außenradius der Umfangsfläche (27) des Fräsrades (11) ohne Fräszähne (18) von ca. 65 cm das Dämpfungselement (17) im eingebauten Zustand eine radiale Stärke von etwa 3 cm bei einem Innenradius von etwa 50 cm aufweist.

7. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Dämpfungselement (17) etwa über die axiale Tiefe der Umfangsfläche (27) des Fräsrades (11) erstreckt.

8. Schlitzwandfräse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (17) mit Nabenring (22) und Metallhülse (23) als Baugruppe radial zwischen Ab­ triebswelle (21) und Fräsrad (11), insbesondere mit­ tels axialer Schraubverbindungen, angeordnet ist.