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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
Baggergerät zum Graben von Tiefgräben im Erdboden mittels
Frästrommeln.
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Solche Geräte sind bereits bekannt, bei denen ein von
Kabeln getragener Rahmen in seinem unteren Teil mit zwei
Frästrommeln ausgestattet ist, die in entgegengesetzter Richtung
drehen, um das Terrain aufzulockern und einen Graben zu
graben, während der Rahmen im Boden einsinkt.
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Die Geräte dieser Art können Gräben graben, deren Tiefe
im allgemeinen in der Größenordnung von einigen zehn Metern
liegen, die aber bis zu etwa 150 Meter erreichen kann.
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Damit die Wände eines so hergestellten Grabens eine gute
Vertikalität aufweisen, ist es vorteilhaft, den Rahmen des
Gerätes bei seinem Eindringen in den Boden gut positionieren zu
können.
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Man kann die Neigung des Rahmens in Richtung senkrecht zu
den Achsen der Frästrommeln leicht verändern, indem man eine
unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeit zwischen diesen
letzteren schafft.
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Im Gegensatz hierzu steuert man, in der Richtung parallel
zu den Achsen der Frästrommeln, die Neigung des Rahmens mit
Hilfe von Vorrichtungen wie seitlichen Stößeln, die jedoch
nicht ausreichend zufriedenstellend sind, insbesondere
aufgrund ihrer geringen Positionierungspräzision.
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DE-A-4018086 offenbart ein solches Bohrgerät, das mit
zwei seitlichen Stößeln ausgestattet ist, die jeweils durch
einen hydraulischen Zylinder wirken.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein einfaches
und ökonomisches Gerät zu liefern&sub1; das auf zuverlässige und
präzise Weise in einem Graben während der Herstellung geführt
werden kann.
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Die vorliegende Erfindung hat ein Baggergerät zum Graben
von Tiefgräben im Erdboden zum Ziel, das einen in seinem
unteren Teil mit Frästrommeln versehenen Rahmen umfaßt, wobei der
obere Teil des Rahmens mit einem Führungselement ausgestattet
ist, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das
Führungselement, in Richtung parallel zu den Achsen der Frästrommeln,
zwei Enden aufweist, die einen konstanten Abstand haben, der
im wesentlichen gleich der Breite des Grabens ist, und das,
während des Betriebs des Geräts, eine zentrierte Position, in
der der obere Teil des Rahmens im wesentlichen in gleichem
Abstand zu den beiden Enden des Führungselements liegt, eine
seitlich zu einer Seite des Rahmens versetzte Position, in der
der obere Teil des Rahmens um eine vorbestimmte Distanz einem
der Enden des Führungselements angenähert ist, und eine
seitlich zu der anderen Seite des Rahmens versetzte Position
einnehmen kann, in der der obere Teil des Rahmens um eine
vorbestimmte Distanz dem anderen Ende des Führungselements
angenahert ist, wobei diese drei Stellungen die einzigen stabilen
Stellungen des Führungselements sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist
das Führungselement Gleitschuhe an jedem seiner Enden auf, so
daß das Gleiten des Rahmens während seines Eintretens in oder
Austretens aus dem Graben erleichtert wird.
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Es versteht sich, daß, dank der Erfindung, der Rahmen des
Gerätes nach Belieben parallel zu den Wänden des Grabens
gehalten oder dieser geneigt werden kann, um die Grabrichtung zu
ändern, in dem Falle, in dem sich das Gerät von der Strecke,
im allgemeinen vertikal, entfernt, der es folgen soll.
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Vorausgesetzt, daß der untere Teil des Rahmens, der die
Frästrommeln trägt, bezüglich des Grabens im wesentlichen
zentriert bleibt, genügt es hierzu den oberen Teil des Rahmens
durch Bewegung des Führungselements seitlich zu bewegen, um
das Gerät in einer gegebenen Richtung auszurichten.
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Von der Anmelderin durchgeführte Versuche haben gezeigt,
daß es überraschenderweise möglich war, den Rahmen eines
erfindungsgemäßen Geräts gut zu führen, obwohl letzteres
bezüglich des Grabens nur drei Stellungen einnehmen kann.
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Das erfindungsgemäße Gerät weist den Vorteil auf, daß
sein Rahmen ständig in dem Graben geführt wird, unabhängig von
der Stellung des Führungselements bezüglich des Rahmens.
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Wenn die Breite des Führungselements im wesentlichen
gleich der Breite des Grabens entspricht, vermeidet man in der
Tat, daß ein zu großes seitliches Spiel auftritt und zu einer
schlechten Positionierung des Rahmens führt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
besteht das Führungselement aus einem hydraulischen Zylinder mit
drei Stellungen, der am Rahmen befestigt ist und dessen
Kolbenstange sich auf die gesamte Breite des Rahmens erstreckt.
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Bei einem solchen Zylinder weist die Kolbenstange einen
ringförmigen Flansch auf, der die Abdichtung zwischen zwei
beiderseits des Zylinders liegenden, ringförmigen Kammern
herstellt, in die ein Fluid unter Druck eingeführt wird, um den
Zylinder zu bewegen.
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Bei einer bevorzugten Variante weist ein solcher Zylinder
einen axial beweglichen Anschlag auf, der, wenn er dem Schub
eines Fluids unter Druck unterworfen wird, sich so
positionieren kann, daß er den Hub der Kolbenstange zwischen einer
ersten Hub-Endstellung an einem Ende des Zylinders und einer
Zwischenstellung mit Druck auf den beweglichen Anschlag
begrenzt, und, wenn dieser keinem Fluiddruck unterworfen wird,
sich frei mit der Kolbenstange bewegen kann, damit letztere
ihre zweite Hub-Endstellung am anderen Ende des Zylinders
erreichen kann.
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Vorteilhafterweise weist der bewegliche Anschlag die Form
eines Zylinderabschnitts auf, der um die Kolbenstange auf
einer Seite des Flansches von letzterer angeordnet ist.
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Der bewegliche Anschlag, der so dem Schub des der
Steuerung des Zylinders dienenden Fluids unter Druck ausgesetzt
ist, begrenzt eine dichte ringförmige Kammer zwischen sich und
dem Flansch.
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In diesem Fall weist der Körper des Zylinders eine
zusätzliche Öffnung zum Eintritt des Fluids auf, die in dem
ringförmigen Volumen zwischen dem beweglichen Anschlag und dem
Flansch der Kolbenstange endet.
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Um den Hub der Kolbenstange zu begrenzen, positioniert
sich der bewegliche Anschlag vorzugsweise im wesentlichen im
zentralen Teil des Zylinderkörpers, der hierzu ein Lager
aufweist, auf das sich ein vorragender Teil des beweglichen
Anschlags stützt, wenn letzterer dem Schub des Fluids
unterworfen ist.
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Der bewegliche Anschlag bietet dem Fluid einen
Wirkungsguerschnitt, der größer ist als derjenige, den der ringförmige
Flansch der Kolbenstange aufweist, derart, daß, wenn die
Stange in Zwischenstellung gegen den beweglichen Anschlag gehalten
wird, der Schub des Fluids auf die Stange kleiner bleibt als
der gegenwirkende Schub des Fluids auf den beweglichen
Anschlag.
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Denn man weiß, daß der aus der Anwendung eines Fluids
unter Druck auf ein Teil resultierende Schub proportional ist zu
der dem Fluid durch dieses Teil gebotenen Fläche.
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So kann der Zylinder drei stabile Stellungen einnehmen,
wobei diese durch ein einziges Fluid unter Druck gesteuert
werden.
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In anderen Worten kann man einen erfindungsgemäßen
Zylinder so steuern, daß er wahlweise eine seiner drei stabilen
Stellungen einnimmt, indem man ein Fluid an geeigneten Punkten
des Zylinders injiziert, ohne den Druck, dem dieses Fluid
unterworfen ist, zu verändern.
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Es handelt sich um eine Steuerung "alles oder nichts",
d.h. bei der der Druck des in einem Punkt des Zylinders
eingeführten Fluids entweder Null oder gleich einem vorbestimmten
Wert ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
befestigt man an der Außenwand des Rahmens in Höhe der Gleitschuhe
feste Anschläge, gegen die die Endschuhe des Anschlagselement
drücken, wobei die festen Anschläge vorzugsweise in der Dicke
steuerbar sind.
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So begrenzt man den Hub des Führungselements an der einen
oder anderen Seite des Rahmens.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind
die Gleitschuhe um horizontale Achsen am Ende des
Führungselements, das dieselben trägt, angelenkt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei
hydraulische Zylinder parallel übereinander angeordnet, um ein
gleiches Paar von Gleitschuhen zu tragen.
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In diesem Fall ist es vorteilhaft, eine vertikal
gleitende Verbindung zwischen den Schuhen und der Stange eines der
beiden Zylinder vorzusehen, so daß eine Neigung der Schuhe
bezüglich des Rahmens ermöglicht wird.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun eine
beispielhafte, den Rahmen der Erfindung nicht begrenzende
Ausführungsform unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung
beschrieben, bei der:
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- Figur 1 eine schematische Ansicht eines Geräts gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung ist, das einen Graben im
Erdboden herstellt,
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- Figur 2 eine zur Figur 1 analoge Ansicht ist,
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- Figur 3 eine Ansicht im Schnitt des oberen Teils des in
Figur 1 und 2 dargestellten Rahmens ist.
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Die Figuren 1 und 2 stellen, in Seitenansicht, ein
erfindungsgemäßes Gerät dar, das einen Graben 1 in einem Boden 2
herstellt.
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Das Gerät weist einen Rahmen 3 auf, das an seinem unteren
Teil mit einem Paar Frästrommeln 4 (wobei eine in
Seitenansicht zu sehen ist) ausgestattet ist, die um Achsen 5 in
entgegengesetzten Richtungen in Rotation gebracht sind.
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Erfindungsgemäß ist der obere Teil des Rahmens 3a mit
einem Führungselement 6 ausgestattet.
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Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei Schuhe 7
und 8 jeweils an einem der Enden des Führungselements 6
befestigt, derart, daß die Bewegung des Rahmens 3 nach unten oder
nach oben erleichtert wird.
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Gemäß der Erfindung wird der Abstand zwischen den beiden
Schuhen 7 und 8 konstant und im wesentlichen gleich der Dicke
des durch die Frästrommeln gegrabenen Grabens 1 gehalten.
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In den Figuren 1 und 2 sieht man deutlich, daß,
unabhängig von der Position des Führungselements 6 bezüglich des
oberen Teils 3a des Rahmens, das erfindungsgemäße Gerät konstant
im Inneren des Grabens 1 geführt wird.
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Denn einerseits bleiben die Schuhe 7 und 8, deren Abstand
konstant ist, in Kontakt mit den Wänden des Grabens, und
andererseits bleibt der untere Teil des Rahmens, der die
Frästrommeln 4 trägt, bezüglich des Grabens zentriert.
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In Figur 1 weist der Graben 1 eine gute Vertikalität auf.
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In diesem Fall ist das Führungselement 6 in zentraler
Stellung plaziert, wobei der obere Teil 3a des Rahmens
aufgrund dieser Tatsache in gleichem Abstand zu den beiden Wänden
des Grabens 1 ist.
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So kann das Gerät sein Fortschreiten nach unten in
vertikaler Richtung fortsetzen.
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Im Gegensatz hierzu stellt man in Figur 2 fest, daß der
Graben 1 in leichtem Abstand zu der ursprünglich vorgesehenen,
gestrichelt dargestellten Trasse 9 verläuft.
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Um diese Grabenabweichung zu reduzieren, ist das
Führungselement 6 in einer bezüglich des Rahmens nach rechts
verschobenen Stellung plaziert, was eine leichte Neigung des
Rahmens 3 bezüglich des Grabens und eine geeignete Positionierung
der Frästrommeln 4 erzeugt, um das Gerät in die Nähe der
Trasse 9 zu bringen.
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In dieser Figur sieht man auch, wie die Schwenkachsen 10
die Schuhe 7 und 8 mit dem zentralen Teil des Führungselements
6 verbinden.
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In Figur 3 ist eine angenäherte Sicht im Schnitt des
oberen Teils 3a des Rahmens gezeigt, in der man sieht, daß der
zentrale Teil des Führungselements 6 aus zwei identischen
Zylindern besteht, die parallel übereinander angeordnet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
weist jeder Zylinder einen zylindrischen Hohlkörper 11 auf, in
dessen Innerem einen Kolbenstange 12 gleitet, wobei jedes Ende
in 10 mit einem Schuh 7, 8 verbunden ist.
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Man stellt fest, daß die Anlenkung 10 des unteren
Zylinders gleicherweise vertikal gleitend ist, was die Neigung der
Schuhe 7 und 8 ermöglicht, wie im Fall der Figur 2.
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Die Kolbenstange 12 ruht auf zwei Lagern 13, die jeweils
an einem der Enden des Zylinderkörpers 11 angeordnet sind und
deren innere Querschnitte 13a Stützbereiche bilden.
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Ein ringförmiger Flansch 14, der an der Kolbenstange 12
befestigt ist, erzeugt die Abdichtung zwischen zwei
ringförmigen Kammern 15 und 16, die beiderseits des Flansches 14
zwischen dem Zylinderkörper 11 und der Kolbenstange 12 liegen.
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Hierzu weist der Flansch 14 eine Dichtung 17 auf, und
jedes der Lager 13 weist auch eine Dichtung 18 auf.
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Erfindungsgemäß weist jeder Zylinder einen beweglichen
Anschlag 19 auf, der hier in Form eines Zylinderabschnitts mit
einem vorragenden, ringförmigen Teil 19a an einem seiner Enden
vorliegt.
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Erfindungsgemäß kann der bewegliche Anschlag 19 axial
frei um die Kolbenstange 12 gleiten.
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Zwei Dichtungen 20, die in Vertiefungen liegen, die
hierfür an den Innen- und Außenwänden des beweglichen Anschlags
19, von der Seite des vorragenden Teils 19a vorgesehen sind,
gewährleisten die Abdichtung zwischen der ringformigen Kammer
16 und einer anderen ringförmigen Kammer 21 zwischen dem
Anschlag 19 und dem Flansch 14.
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In der in Figur 3 dargestellten Stellung der Zylinder ist
das Volumen der Kammer 21 auf sein Minimum reduziert.
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Die Speisung des Zylinders mit einem Fluid erfolgt durch
drei Öffnungen 22, 23 und 24, die jeweils in den ringförmigen
Kammern 15, 21 bzw. 16 enden.
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Leitungen 25, 26, 27 sind im oberen Teil 3a des Rahmens
ausgespart, um das durch nicht dargestellte Zuleitungen, die
von der Bodenfläche weg verlaufen und sich im oberen Teil 3a
des Rahmens verbinden, zugeführte Fluid zirkulieren zu lassen.
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Die Zuleitungen 25, 26 und 27 weisen Verlängerungen 28,
29 und 30 auf, die untereinander die korrespondierenden
Kammern 15, 21 und 16 der beiden hydraulischen Zylinder
verbinden, um einen gleichzeitigen Betrieb letzterer zu
gewährleisten.
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Nun wird die Funktionsweise der vorher beschriebenen
Zylinder erklärt.
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Erstens, wenn man ein Fluid unter Druck in die Leitung 26
einführt, wobei die Leitung 25 nicht unter Druck ist und die
Leitung 27 in einem unbestimmten Zustand ist, wird das Füllen
der ringförmigen Kammer 21 erzeugt und folglich die Bewegung
der Kolbenstange 12 nach links, die zum Anschlag gegen den
Stützbereich 13a des links in der Zeichnung liegenden Lagers
13 kommt.
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Zweitens, wenn man ein Fluid unter Druck in die Leitungen
25 und 27 einführt, wobei die Leitung 26 nicht unter Druck
ist, füllt man die ringförmigen Kammern 15 und 16, was zwei
entgegengesetzte Schübe erzeugt, wobei einer auf die
Kolbenstange 12, wie durch den Pfeil 31 dargestellt, wirkt, der
andere auf den beweglichen Anschlag 19, wie durch die Pfeile 32
dargestellt.
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Angesichts der Tatsache, daß die durch den Flansch 14 in
der Kammer 15 dargestellte Fläche kleiner ist als die durch
den Anschlag 19 in der Kammer 16 dargestellte, ist der Schub
32 etwas größer als der Schub 31.
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Aufgrund dieser Tatsache drückt der Anschlag 19 gegen das
Lager 11a des Zylinderkörpers, und die Kolbenstange 12 nimmt
die in Figur 3 gezeigte Stellung ein.
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Drittens, wenn man ein Fluid unter Druck in die Leitung
25 einführt, wobei die Leitungen 26 und 27 nicht unter Druck
sind, erzeugt man die Bewegung der Kolbenstange 12 und des
Anschlags
19 nach rechts, der dann gegen den Bereich 13a des
rechts in der Zeichnung liegenden Lagers 13 drückt.
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Es versteht sich, daß die Steuerung des oben
beschriebenen Zylinders einfach durch Bestimmung der Leitung(en)
durchgeführt werden kann, in die ein Fluid unter Druck eingeführt
wird, ohne daß es notwendig ist, einen Druckunterschied
zwischen zwei gesonderten Leitungen zu einzurichten.
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Daraus folgt, daß ein solcher Zylinder keine besondere
Steuerung während seiner Verwendung benötigt, da die drei
stabilen Stellungen, die er einnehmen kann, allein aus der
Geometrie der mechanischen Teile, aus denen er besteht,
resultieren.
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Außerdem begnügt sich ein solcher Zylinder mit besonders
einfachen Steuerungsmitteln.
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In Figur 3 ist ebenfalls gestrichelt der Platz der
äußeren festen Anschläge 33 dargestellt, die mit der Außenwand des
oberen Teils 3a des Rahmens, in Höhe der Gleitschuhe 7 und 8,
verbunden sind.
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Durch diese Anschläge 33 kann der Start des
Führungselements 6 von der einen oder anderen Seite des Rahmens begrenzt
werden, ohne dessen Stellung zu verändern.