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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitskabinenanordnung für
untertage eingesetzte bewegliche Maschinen, wie z. B.
LHD-Maschinen (Laden, Transportieren, Abladen) und Muldenkipper,
die zum Bergbau bestimmt sind. Die Sicherheitskabine umfaßt
einen Rahmen, der aus Seitenverkleidungen, einer
Dachverkleidung und einem Boden besteht, und eine äußere
Profilkonstruktion und Befestigungselemente, die auf die Kabine
wirkende Kräfte aufnehmen.
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Bei für den Bergbau vorgesehenen Maschinen und Muldenkippern
hat man herkömmlicherweise die Kabine gebaut, um auf sie
wirkenden Kräften und Belastungen, nur falls besonders
notwendig, standzuhalten. Man hat eine besonders widerstandsfähige
Kabine, die gemäß den auf sie wirkenden Belastungen
ausgeführt ist, verwendet, um eine solche Konstruktion
bereitzustellen. Eine weiter fortentwickelte Form dieser schweren
Kabine ist eine Kabine mit einer Leichtgewichtskonstruktion,
um die ein Rahmentragwerk gebildet ist, um die Belastung
direkt aufzunehmen, der die Kabine standhalten muß. Ein
wesentlicher Teil beider Anordnungen ist, daß die
Sicherheitskabine durch eine separate Sicherheitskonstruktion
geschützt ist. Die Sicherheitskonstruktion kann entweder aus
Freiträgern oder Sicherheitsrippen hergestellt sein, und sie
ist am Rahmen der Maschine starr befestigt. Diese
Konstruktion schützt die Sicherheitskabine, die unter ihr angeordnet
ist, und wird normalerweise elastisch am Rahmen der Maschine
angebracht. Selbst diese Konstruktion ist massiv und
erfordert sehr viel Raum.
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Die Kabine selbst kann den in den Sicherheitsnormen
spezifizierten Kräften nicht standhalten. Im Fall einer untertage
eingesetzten Maschine, bei der die Bedienungsperson am
Maschinenrand sitzt, erhöht die oben beschriebene Konstruktion
die Höhe und die Breite der Maschine. Die Verwendung von
größeren Maschinen erfordert z. B. größere Tunnels in einer
Mine, was andererseits finanziell unmöglich ist. Deshalb ist
es notwendig, eine kleinere Maschine zu verwenden, was die
Ladekapazität verringert und die Gesamtkosten des Transports
des gesprengten Fels erhöht.
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Es ist für diese Art von Konstruktion in einer untertage
eingesetzten Maschine auch kennzeichnend, daß die normale
Wartung und die normalen Reparaturen der Geräte schwieriger
werden, da die Sicherheitskonstruktionen im Bereich von
Wartungs- und Reparaturvorgängen angeordnet sind. Die fest
angebrachten Strukturen von Sicherheitsrippen und
Sicherheitsrahmentragwerk erschweren ebenfalls die
Wartungsvorgänge, weil sie normalerweise schwierig zu demontieren sind.
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Bei LHD-Maschinen und Muldenkippern, die zum Bergbau
vorgesehen sind, wird die Kabine normalerweise seitwärts von der
Längsachse der Maschine angebracht, und außerdem sitzt die
Bedienungsperson in LHD-Maschinen normalerweise seitwärts. Es
ist für Kabinen, die für einen Gebrauch eingeführt sind,
erforderlich, daß sie die Anforderungen der vorhandenen
Normen erfüllen. Weiter ist es in der EU erforderlich, daß
Sicherheitskabinen die sogenannten ROPS- und FOPS-Normen
erfüllen (Schutzstruktur gegen Umsturz und Schutzstruktur
gegen fallende Gegenstände). In verschiedenen Ländern gibt es
auch nationale Anforderungen an die Sicherheitskabinen von
LHD-Maschinen. Im allgemeinen schreiben diese Normen und
Anforderungen vor, daß für den Fall, daß die Maschine
umstürzt, ein genügend großer Sicherheitsraum für die
Bedienungsperson übrigbleiben muß. Außerdem erfordern die
Standards einen Labortest, der von einem offiziell zugelassenen
Testinstitut durchgeführt wird, wo die Kabine sowohl in der
Seiten- als auch Längsrichtung und von oben belastet wird.
Wenn sie einer Seitenbelastung unterworfen wird, muß die
Kabine einer gegebenen Kraft standhalten und ihre
Konstruktion muß eine spezielle Energiemenge absorbieren. Davon
abgesehen muß die Kabine auch einer gegebenen Vertikal- und
Längskraft standhalten. Die Größe der Kräfte und die
Energie
menge werden durch das Gewicht der Maschine bestimmt.
Infolgedessen sind die Kräfte, denen die Strukturen standhalten
müssen, um so größer je schwerer die Maschine ist. Während
der obenerwähnten Tests müssen die Änderungen in der Form der
Kabine so gering sein, daß der Sicherheitsraum der
Bedienungsperson unversehrt bleibt.
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Der größte Nachteil der vorliegenden Sicherheitskabinen oder
-kabinendächer ist häufig gewesen, daß sie die neuen Tests
nicht bestehen. Wenn eine Kabine gemäß den neuesten
Anforderungen ausgeführt wird, wird sie leicht sehr schwer und
plump. Die Verwendung von separaten Sicherheitsrippen und
Sicherheitsrahmentragwerken führt zur Tendenz, die Maschine
schwerfällig und zur Verwendung in beengten Räumen ungeeignet
zu machen. Außerdem verhindern die Strukturen von
Sicherheitsrippen und Sicherheitstragwerken die normale Wartung der
Maschine, wie oben beschrieben. Eine mit Sicherheitsrippen
und Sicherheitsrahmentragwerken ausgerüstete Kabine oder eine
besonders verstärkte Kabine ist häufig eine Konstruktion, die
sehr kostspielig zu verwirklichen ist.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung beseitigt größtenteils die
obenerwähnten Nachteile und erhöht die Sicherheit. Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, was
in den angefügten Ansprüchen beschrieben ist.
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Der wichtigste Vorteil der Erfindung ist, daß eine
Sicherheitskabine oder ein Sicherheitsschutzdach, die/das die
Anforderungen der vorhandenen Normen erfüllt, in einem
ziemlich kleinen Raum gebaut werden kann. Frühere
Kabinenkonstruktionen können in der Anordnung gemäß der Erfindung
nutzbar gemacht werden. Die Anordnung gemäß der Erfindung
kann als Zubehörteil zu den Kabinen der älteren
Maschinentypen eingesetzt werden. Außerhalb der Kabine angebrachte
Sicherheitsprofile nehmen Kräfte auf, absorbieren die Energie
und wirken als elastische Elemente, die das Schütteln der
Kabine dämpfen.
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Diese Anordnung stellt unter anderem die folgenden Vorteile
bereit. Die Größe der Maschine bleibt so klein wie möglich;
deshalb kann der gesprengte Fels in Tunnels oder in ähnlichen
Räumen mittels Gerät von maximalem Wirkungsgrad transportiert
werden. Es ist auch möglich, eine Kabine, die sowohl
schalldicht als auch schütteltest ist, oder eine offene
schüttelfeste Kabine bereitzustellen. Außerdem ist die Maschine so
leicht wie möglich zu warten und zu reparieren. Die
Sicherheitsvorrichtungen erfordern auch keinen Extraraum.
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Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen in Einzelheit beschrieben.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Maschine, die mit
einer Sicherheitskabine ausgerüstet ist.
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Fig. 2 ist eine Ansicht von oben der Maschine, die mit
der Sicherheitskabine ausgerüstet ist.
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Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Sicherheitskabine,
die mit einem Sicherheitsprofil ausgerüstet ist.
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Fig. 4 ist eine Vorderansicht der Sicherheitskabine,
die mit einem Sicherheitsprofil ausgerüstet ist.
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Fig. 5 ist eine Ansicht von oben der Sicherheitskabine,
die mit einem Sicherheitsprofil ausgerüstet ist.
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Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Sicherheitskabine,
die mit zwei Sicherheitsprofilen ausgerüstet ist.
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Fig. 7 ist eine Vorderansicht der Sicherheitskabine,
die mit zwei Sicherheitsprofilen ausgerüstet ist.
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Fig. 8 ist eine Ansicht von oben der Sicherheitskabine,
die mit zwei Sicherheitsprofilen ausgerüstet ist.
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Fig. 9 ist eine schematische Ansicht eines
Sicherheitsprofils.
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Fig. 10 ist eine schematische Ansicht eines
Sicherheitsprofils, das in Verbindung mit der Sicherheitskabine
verwendet wird, die mit zwei Sicherheitsprofilen ausgerüstet
ist.
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Fig. 11 ist eine detaillierte Ansicht der Befestigung
des Sicherheitskabinenbodens an der Maschine.
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In den Fig. 1 bis 11 bedeutet das Bezugszeichen 1 die
Maschine. Die Sicherheitskabine ist mit Bezugszeichen 2 und
das Sicherheitsprofil mit Bezugszeichen 3 bezeichnet.
Bezugszeichen 4 bezeichnet die Dachverkleidung der
Sicherheitskabine, Bezugszeichen 5 den Boden und Bezugszeichen 6 die
Seitenverkleidungen. Das Fenster der Sicherheitskabine ist mit
Bezugszeichen 7 bezeichnet. Der Sicherheitsraum der
Bedienungsperson ist in den Figuren durch Schraffur gekennzeichnet
und mit Bezugszeichen 8 bezeichnet. Die Sicherheitskabine 2
ist mittels elastischer Befestigungselemente 9 zwischen dem
Boden 5 und der Maschine 1 befestigt. Die Sicherheitsprofile
3 sind aus Platten 10 in Form von Kastenträgern hergestellt.
Bezugszeichen 11 und 12 bezeichnen die Befestigungsarme des
Sicherheitsprofils. Eine Befestigungsstelle ist mit
Bezugszeichen 13 bezeichnet. Die Bezugszeichen 14, 15, 16 und 17
bezeichnen Löcher für die Rückwirkungsprofile der
Sicherheitsprofile. Bezugszeichen 18 bezeichnet den Befestigungsarm
der Sicherheitsprofilkrümmung. Die Befestigungsstelle 13 ist
mittels eines Befestigungselementes 19 an der Maschine
befestigt. Rückwirkungsprofile 22 und 23 sind an den Armen 20 und
21 befestigt, die sich im oberen Teil der Sicherheitskabine 2
befinden. Das Sicherheitsprofil 3 ist mittels eines Bolzens
24 zwischen der Krümmung und dem Befestigungsarm 18
befestigt. Gummidämpfer in den Rückwirkungsprofilen 22 und 23
sind mit Bezugszeichen 25 bezeichnet. Die Sicherheitskabine 2
ist mittels eines äußeren Sicherheitsprofils 3 angebracht,
das sowohl Seiten- als auch Längskräfte aufnehmen soll und
eine gegebene laterale Energie absorbieren soll. Die Fig.
3 bis 8 zeigen mit Hilfe von Pfeilen die auf die
Sicherheitskabine 2 wirkenden Kräfte. Was ebenfalls in der Lösung gemäß
der Erfindung neu ist, ist, daß die Kräfte F, denen die
Konstruktion standhalten muß, durch den Rahmen der Kabine 2 auf
die Sicherheitsprofile 3 übertragen werden. Der Rahmen der
Kabine 2 mit seinen Befestigungen muß unabhängig einer
gegebene Vertikalbelastung standhalten. Das Sicherheitsprofil 3
ist L-förmig, wenn man es von der Seite betrachtet, und wenn
lediglich ein Sicherheitsprofil verwendet wird, ist es auch
L-förmig, wenn man es in Längsrichtung betrachtet, und es ist
von zwei Stellen seines unteren Endes am Rahmen angebracht.
Die Befestigungsstelle umfaßt den Arm 18 und den Bolzen 24
und ist verbindungsähnlich. Das andere Befestigungselement
19, an das die Befestigungsstelle 13 befestigt ist, ist ein
Verschiebeelement. Unter Belastungsbedingungen lehnt sich das
obere Ende des Sicherheitsprofils 3 an die Dachverkleidung 4
der Sicherheitskabine 2 an. Die Sicherheitskabine 2 ist
mittels Rückwirkungsprofilen 22 und 23 und Gummistoßdämpfern
25, die bei normaler Verwendung horizontale Kräfte dämpfen,
am oberen Ende des Sicherheitsprofils 3 befestigt. Das
Sicherheitsprofil 3 ist auf eine derartige Weise ausgeführt,
daß es sowohl an seinem horizontalen als auch vertikalen Teil
eine gegebene Energie durch Biegen absorbiert. Die Erfindung
stellt folglich eine kleine Konstruktion mit einer großen
Biegsamkeit bereit. Die Sicherheitskabine 2 kann mittels
entweder einem oder mehreren Sicherheitsprofilen 3 verstärkt
sein. In der Ausführungsform mit zwei Sicherheitsprofilen 3
sind sowohl in der vorderen als auch der hinteren Ecke der
Sicherheitskabine 2 L-förmige Profile angebracht. Eine
Seitenkraft wird auf beide Profile gleichmäßig verteilt. In der
Ausführungsform mit einem Sicherheitsprofil 3 ist das Profil
aufgrund der Konstruktion der Kabine 2 und des Rahmens der
Maschine in der vorderen Ecke der Sicherheitskabine 2
angebracht. Diese Anordnung erleichtert die Wartung der Maschine
1 und verringert die Sicht der Bedienungsperson so wenig wie
möglich. Im oberen Teil der Sicherheitskabine 2 gibt es einen
Längsbalken, der sich unter Belastungsbedingungen längs
seiner gesamten Länge an die Dachverkleidung 4 der Kabine 2
anlehnt. Da das Sicherheitsprofil 3 seitwärts von der
Längsachse der Kabine 2 angebracht ist, ist der vertikale Teil des
Sicherheitsprofils 3 auch verstärkt, um zu vermeiden, daß
sich die Kabine 2 verdreht. Eine Sicherheitskabine 2, die mit
dem Sicherheitsprofil 3 gemäß der Erfindung ausgerüstet ist,
hat die erforderlichen Labortests bestanden.
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Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Lösung ist, daß die
Konstruktion eine Sicherheitskabine oder ein
Sicherheitsschutzdach 2 einschließt, die/das stark genug ist, um die
erforderlichen Kräfte auf einen oder mehrere separate
Sicherheitsprofile 3 und auf den Rahmen der Maschine 1 zu
übertragen. Die Kräfte werden durch die Wechselwirkung der
Sicherheitskabine oder des Sicherheitsschutzdaches 2 und des
separaten Sicherheitsprofils bzw. -profile 3 gesteuert.
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Die schalldichte und schüttelfeste Sicherheitskabine 2 ist
mittels der elastischen Befestigungselemente 9 und 25 sowohl
am Rahmen der Maschine 1 als auch am (an den)
Sicherheitsprofi(en) 3 befestigt. Wenn große Kräfte auf den Rahmen der
Sicherheitskabine oder des Sicherheitsschutzdaches wirken,
geben die elastischen Befestigungselemente 25 bis an ihre
Grenze nach, wonach die Kräfte durch mechanische
Befestigungseinrichtungen auf das (die) Sicherheitsprofil(e) 3 und
den Rahmen der Maschine 1 übertragen werden.
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Es ist deutlich, daß eine Sicherheitskabine gemäß der
Erfindung in stark variierenden körperlichen Formen verwirklicht
werden kann. Die Sicherheitskabine 2 kann auf verschiedene
Weisen und von verschiedenen Stellen am Rahmen der Maschine 1
mechanisch befestigt werden. Aufgrund der Form der
Sicherheitskabine 2 können die Befestigungsstellen und
Befestigungselemente des Sicherheitsprofils innerhalb des Bereichs
dieser Erfindung, wie in den angefügten Ansprüchen definiert,
in ziemlich breitem Umfang variieren.