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Dokumentenidentifikation DE60021664T2 14.06.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001079066
Titel Bagger
Anmelder Nakakuro Construction Co., Ltd., Takaoka, Toyama, JP
Erfinder Nakakuro, Kenichi, Takaoka-shi, Toyama-ken, JP
Vertreter WINTER, BRANDL, FÜRNISS, HÜBNER, RÖSS, KAISER, POLTE, Partnerschaft, 85354 Freising
DE-Aktenzeichen 60021664
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.05.2000
EP-Aktenzeichen 001104629
EP-Offenlegungsdatum 28.02.2001
EP date of grant 03.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.06.2006
IPC-Hauptklasse E21D 9/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse E21D 9/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung bei einem Bagger des Typs, bei dem eine Mittelwelle drehbar in einem Schildkörper konzentrisch zu einem äußeren Konus angeordnet ist und ein innerer Konus zum Zerdrücken ausgebaggerten Materials im Zusammenwirken mit dem äußeren Konus exzentrisch auf der Mittelwelle angeordnet ist, und bei dem des Weiteren ein Schneidkopf, der vor dem inneren Konus angeordnet ist, auf der Mittelwelle angebracht ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Bagger, bei dem ein Schneidkopf (Zerdrückkopf) mit Wasserstrahldüsen versehen ist und der Betrieb des Wasserstrahls, je nach Bodenbeschaffenheit und Beschaffenheit der Hindernisse in dem auszubaggernden Bereich, zwischen Hochdruckstrahl und Niederdruckstrahl umgeschaltet werden kann, wobei der Wasserstrahl gemäß den Umständen mit einem Schleifmittel oder einem Zusatz gemischt wird, und wobei die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment eines Schneidantriebsmotors während des Ausbaggerns ebenfalls gemäß den Umständen variiert werden, wodurch die Baggerfunktion von Schildmaschinen und Halbschildmaschinen wesentlich verbessert wird.

Bisher sind Bagger, z.B. Schildmaschinen, bekannt, bei denen eine Mittelwelle drehbar in einem Schildkörper konzentrisch zu einem äußeren Konus angeordnet ist, und ein innerer Konus zum Zerdrücken ausgebaggerten Materials im Zusammenwirken mit dem äußeren Konus exzentrisch auf der Mittelwelle vorgesehen ist, und bei dem des Weiteren ein Schneidkopf mit einer Vielzahl von Walzenschneiden (Walzmeißeln) an einer vorderen Endposition der Mittelwelle vor dem inneren Konus angebracht ist. Bei dieser Art von Baggern ist ein Motor mit Untersetzungsgetriebe direkt mit der Mittelwelle verbunden, um die Mittelwelle und damit den Schneidkopf zu drehen.

Ein Bagger dieser Art ist in JP 10121888 offenbart. Der innere Konus dieses Baggers ist mit einer Vielzahl von Quetschblöcken versehen, um das ausgebaggerte Material abzuscheren und zu zerdrücken. Scherplatten, die das ausgebaggerte Material im Zusammenwirken mit den Quetschblöcken abscheren und zerdrücken sind in einem Winkel zu dem Kern des äußeren Konus befestigt. Eine Einspritzdüse ist wenigstens entweder an dem Schneidkopf, dem äußeren Konus, oder dem inneren Konus vorgesehen, um einen Wasserstrahl mit hohem Druck auf das auszubaggernde Material zu spritzen, um eine große Menge Kies während des Grabens zu zerdrücken.

Alternativ sind ein Motor mit Untersetzungsgetriebe und die Mittelwelle mit entsprechenden außenverzahnten Zahnrädern versehen, die ineinander eingreifen, um die Mittelwelle und somit den Schneidkopf zu drehen. Die Mittelwelle hat die Form einer Kurbelwelle, die den inneren Konus in Bezug auf den äußeren Konus exzentrisch trägt. Durch das Zusammenwirken des Schneidkopfs, des äußeren Konus und des inneren Konus wird auszubaggerndes Material, d.h. Erde und Sand, Kies und Geröllsteine, kontinuierlich ausgebaggert.

Im Übrigen variieren die Bodenbeschaffenheiten in Bezug auf Arbeitsbereich, Baustelle und Tiefe weitgehend. Auch der Querschnitt einer Grabung in einem Arbeitsbereich enthält häufig eine gewöhnliche Erdschicht, eine sandige Erdschicht, eine Kiesschicht, eine Betonschicht, etc. in Form einer alternierenden Schichtstruktur. Zusätzlich zu den oben genannten Schichten kann noch eine Schicht aus Felsmasse vorhanden sein. Wenn nur eine herkömmliche Baggerart verwendet wird, ist es aus den unten genannten Gründen schwierig, Erdreich mit derartigen Bodenbedingungen auszugraben.

  • (1) Die optimale Drehgeschwindigkeit und die optimale Drehzahl des Schneiders sind wegen der unterschiedlichen Bodenbeschaffenheiten unterschiedlich. Auch muss die Konfiguration des Schneiders in Übereinstimmung mit den jeweiligen besonderen Bodenbeschaffenheiten geändert werden.
  • (2) Hinsichtlich eines Systems zum Befördern ausgebaggerten Materials ist es notwendig, ein Transportsystem gemäß den Bodenbeschaffenheiten auszuwählen, z.B. ein hydraulisches Transportsystem, ein Transportsystem, das eine Förderschnecke verwendet, ein Transportsystem, das ein Fahrzeug für Moorerde verwendet, etc.

    Wenn ein hydraulisches Transportsystem verwendet wird, insbesondere, wenn Kies als gequetschtes ausgebaggertes Material transportiert wird, wird die Größe des transportierbaren Kieses durch den Durchmesser des verwendeten Schlammableitungsrohrs bestimmt. Daher ist es notwendig, einen Bagger zu verwenden, der Kies in Stücke von transportierbarer Größe zerdrücken kann.
  • (3) Im Falle von Hindernissen wie Felsbrocken oder Betonschichten ist es notwendig, einen Hochleistungsbagger zu verwenden, der die Hindernisse vorher auseinander reißen und die Felsbrocken in kleinere Stücke zerdrücken kann, die von dem Bagger aufgenommen werden können.

Die Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit und der Drehzahl des Schneiders zum optimalen Ausbaggern von Erdreich gemäß der Bodenbeschaffenheit ist wie folgt:

Gewöhnliche Erde, sandige Erde mittlere Geschwindigkeit mittlere Drehzahl

Sandiger Kies, Kies niedrige Geschwindigkeit

hohe Drehzahl

Felsmasse hohe Geschwindigkeit

niedrige Drehzahl

Da die für einen Bagger benötigten Eigenschaften je nach Bodenbeschaffenheit und je nachdem, ob in den auszubaggernden Schichten die oben erwähnten Hindernisse vorliegen, unterschiedlich sind, konnte bisher ein einzelner herkömmlicher Bagger nur Erdreich ausheben, das gewöhnliche Erde, sandige Erde und eine Kiesschicht enthält. Um Erdreich auszuheben, das andere große Hindernisse enthält, war es notwendig, zwei oder mehr verschiedene Arten von Baggern zu verwenden.

Angesichts der oben beschriebenen Umstände und um neuen Anforderungen jüngster Arbeiten im Hoch- und Tiefbau zu begegnen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Multifunktionsbagger bereitzustellen, der Aushebungen nicht nur im Hinblick auf unterschiedliche Bodenbeschaffenheiten, sondern auch auf widrige Bedingungen, z.B. Vorhandensein einer Betonwand oder -schicht, vornehmen kann. Genauer gesagt ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bagger bereitzustellen, der so ausgestaltet ist, dass der Druck des Wasserstrahls je nach Erdreich und hinderlichen Bedingungen in einem Arbeitsbereich zwischen hohem Druck und niedrigem Druck umgeschaltet werden kann, und bei dem der Wasserstrahl, je nach Umständen, mit einem Schleifmittel oder einem Zusatz gemischt werden kann, und bei dem des Weiteren hochleistungsfähige Antriebsmotoren einfach in einem engen Schildkörper vorgesehen werden können, um die Drehzahl und die Drehgeschwindigkeit des Schneiders auf mehrstufige Art und Weise zu ändern.

Zur Erfüllung der oben genannten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung einen Bagger mit einer Mittelwelle vor, die drehbar in einem Schildkörper exzentrisch zu einem äußeren Konus angeordnet ist. Ein innerer Konus ist exzentrisch auf der Mittelwelle vorgesehen, um ausgebaggertes Material im Zusammenwirken mit dem äußeren Konus zu zerdrücken. Ein Schneidkopf ist vor dem inneren Konus vorgesehen. Ein innenverzahntes Zahnrad ist an dem inneren Konus konzentrisch zu der Mittelwelle angeordnet. Ein außenverzahntes Zahnrad steht innen mit dem innenverzahnten Zahnrad in Eingriff. Das außenverzahnte Zahnrad wird von einem Antriebsmotor drehend angetrieben. Die Drehung des außenverzahnten Zahnrads führt dazu, dass sich die Mittelwelle durch den inneren Konus dreht. Eine Vielzahl von Wasserstrahldüsen ist an dem Schneidkopf vorgesehen. Eine Druckwasserpumpe mit vielen Löchern ist in der Mittelwelle vorgesehen und steht mit den Wasserstrahldüsen in Verbindung. Die Druckwasserpumpe liefert selektiv Wasser mit niedrigem Druck und Wasser mit hohem Druck, so dass während des Baggerns von Erdreich, das frei von Hindernissen ist, Wasser mit niedrigem Druck geliefert wird, während bei Baggern von Erdreich, das Hindernisse enthält, Wasser mit hohem Druck geliefert wird.

Bei dem oben genannten Bagger kann Wasser, das an die Druckwasserpumpe geliefert wird, in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit mit einem Schleifmittel zum Schneiden von Hindernissen oder mit einem Zusatz zum Auseinanderreißen von Hindernissen gemischt werden. Zur Verwendung als Schleifmittel ist Silikatsand, Glasfaserpulver, etc. geeignet. Zur Verwendung als Zusatzmittel sind herkömmliche Polymere geeignet.

Der Antriebsmotor kann ein Elektromotor oder ein Hydraulikmotor sein.

Vorzugsweise werden die Drehgeschwindigkeit und die Drehzahl des Antriebsmotors in Abhängigkeit von den Bodenbeschaffenheiten gesteuert.

Der Antriebsmotor kann ein Motor mit Untersetzungsgetriebe sein, und seine Geschwindigkeit kann durch Invertersteuerung variiert werden.

Die Mittelwelle kann mit einem zusammengesetzten Drehgelenk für Wasserstrahlen versehen sein.

Vorzugsweise weist das zusammengesetzte Drehgelenk eine zusammengesetzte Rohrleitung auf, die in der Mittelwelle ausgebildet und mit den Wasserstrahldüsen verbunden ist, um als Drehgelenk mit vielen Durchtritten zu fungieren.

Vorzugsweise sind die Wasserstrahldüsen am Vorderende der zusammengesetzten Rohrleitung vorgesehen und mit der zusammengesetzten Rohrleitung durch entsprechende Rohre verbunden, so dass eine Wasserstrahldüse an einer geeigneten Stelle zum Spritzen eines Wasserstrahls ausgewählt werden kann.

Die Wasserstrahldüsen können an dem Schneidkopf mit beliebigen gewünschten Winkeln angebracht sein, so dass die Spritzrichtungen der Wasserstrahle frei eingestellt werden können.

Vorzugsweise ist eine mit Schlitzen versehene Platte am hinteren Ende der Welle des zusammengesetzten Drehgelenks befestigt. Die mit Schlitzen versehene Platte weist an den Positionen Schlitze auf, die den Positionen entsprechen, an denen die Wasserstrahldüsen an dem Schneidkopf angebracht sind, wodurch die Positionen der Wasserstrahldüsen ermittelt werden.

Vorzugsweise ist ein Lampengehäuse vor der mit Schlitzen versehenen Platte vorgesehen, und ein vorderes Ziel ist hinter der mit Schlitzen versehenen Platte vorgesehen, wodurch die Baggerrichtung ermittelt wird.

Vorzugsweise ist ein Zapfen auf der Ausgangswelle des Motors mit Untersetzungsgetriebe vorgesehen. Der Zapfen steht innen mit einem innenverzahnten Zahnrad in Eingriff, das in Bezug auf eine Stirnwand drehbar ist, so dass die Drehgeschwindigkeit des Motors sekundär verringert wird. Außerdem ist eine Antriebswelle konzentrisch an dem innenverzahnten Zahnrad befestigt. Das oben beschriebene außenverzahnte Zahnrad ist auf der Antriebswelle angebracht.

Vorzugsweise ist eine Bodendruck-Ermittlungsvorrichtung am hinteren Ende der Mittelwelle vorgesehen, um axiale Kräfte zu ermitteln, die auf den Schneidkopf während des Antriebs als Erddruck wirken.

Vorzugsweise ist der Schildkörper mit einem Greifmechanismus zum Verhindern des Rollens des Schildkörpers versehen. Der Greifkörper weist einen hydraulischen Zylinder auf, der an der Innenwand des Schildkörpers angebracht ist. Der Greifkörper weist des Weiteren eine sich drehende Walze auf, die sich auf die Tunnel-Innenwand zu und von ihr weg bewegen kann. Der Druck, mit dem die sich drehende Walze gegen die Tunnel-Innenwand gedrückt wird, ist mit dem hydraulischen Zylinder einstellbar.

Die oben genannte und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher. Es zeigt:

1 eine vertikale Schnittansicht des erfindungsgemäßen Baggers.

2 eine vergrößerte Schnittansicht des in 1 gezeigten hinteren Teils des Schildelements.

3 eine vergrößerte Schnittansicht des in 1 gezeigten vorderen Teils des Schildelements.

4 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 2.

5 eine Schnittansicht entlang der Linie E-E in 2

6 eine Darstellung, die das Innere eines Hinterrohrs des hinteren Teils des Schilds von hinten gesehen zeigt.

7 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 3.

8 eine Vorderansicht des in 1 gezeigten Schneidkopfs.

9 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 3.

10 ein Diagramm, das die Ausgangsdrehzahl-Eigenschaften des in 1 gezeigten Motors mit Untersetzungsgetriebe zeigt.

11 eine vergrößerte Draufsicht auf das in 2 gezeigte hintere Teil des Schildelements.

12 eine Darstellung, die ein System zum Ermitteln und Anzeigen der Positionen von Spritzdüsen zeigt.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Einzelnen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Unter Bezug auf die 1 und 3 stellen ein zylindrisches hinteres Teil eines Schildelements 1 und ein zylindrisches vorderes Teil eines Schildelements 2 in Kombination einen Schildkörper dar. Das hintere Teil des Schildelements 1 besteht im Wesentlichen aus einem Hinterrohr 1A des hinteren Teils des Schilds, einem Vorderrohr 1B des hinteren Teils des Schilds, und einem 1C des hinteren Teils des Schilds. Ein Dichtelement 1D ist an der Verbindung zwischen dem Mittelrohr 1C des hinteren Teils des Schilds und dem Vorderrohr 1B des hinteren Teils des Schilds vorgesehen. Das Mittelrohr 1C des hinteren Teils des Schilds und das Vorderrohr 1B des hinteren Teil des Schilds sind durch Hebemechanismen 4 zur Richtungskorrektur miteinander verbunden.

Eine Stirnwand 1E ist an dem Vorderende des Vorderrohrs 1E des hinteren Teils des Schilds vorgesehen. Ein Getriebegehäuse 3 ist an der Stirnwand 1E befestigt. Eine Befestigungsplatte 3A ist an dem Getriebegehäuse 3 befestigt. Ein Motor 5 mit Untersetzungsgetriebe ist an der Befestigungsplatte 3A befestigt. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Ausgangswelle des Motors 5.

Eine Vielzahl von Motoren 5 mit Untersetzungsgetriebe ist vorgesehen. Die Motoren 5 sind entlang des Innenumfangs des hinteren Teils des Schildelements 1 umfangsseitig voneinander beabstandet. Bei dieser Ausführungsform sind drei Motoren 5 vorhanden, wie in den 5 und 6 gezeigt ist. Ein außenverzahnter Zapfen 7 ist auf der Ausgangswelle 6 jedes Motors 5 angebracht. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Getriebeanschlagselement.

In dem hinteren Teil des Schildelements 1 ist die zusammengesetzte Rohrleitung 9 konzentrisch zu der Mittelachse des hinteren Teils des Schildelements 1 vorgesehen. Die zusammengesetzte Rohrleitung 9 wird verwendet, um Druckwasser für Wasserstrahlen an einen Schneidkopf zu liefern (wird später beschrieben). Ein zusammengesetztes Drehgelenk 10 ist hinten an der zusammengesetzten Rohrleitung 9 vorgesehen.

Die zusammengesetzte Rohrleitung 9 wird drehend durch Lager 9D von einem Gehäuse 9A, das in die Stirnwand 1E eingebaut ist, und einem Gehäuse 9B, das in die Befestigungsplatte 3A eingebaut ist, getragen. Die Gehäuse 9A und 9B sind mit entsprechenden Öldichtungselementen 9E und 9F abgedichtet. Die zusammengesetzte Rohrleitung 9 erstreckt sich durch eine Mittelwelle 16. Das zusammengesetzte Drehgelenk 10 ist zum Zwecke bequemerer Wartung an dem hinteren Ende der zusammengesetzten Rohrleitung 9 befestigt.

Die Verwendung des zusammengesetzten Drehgelenks 10 ermöglicht es, eine Vielzahl von Rohrsystemen zu realisieren, die eine Vielzahl von Wasserstrahlen unter Verwendung eines engen Raums spritzen können, d.h. eine Rohrstruktur mit vielen Durchtritten, weil die zusammengesetzte Rohrleitung 9 in der Mittelwelle 16 in Form einer Welle, die mit einer Vielzahl von Löchern 9C für Wasserstrahlen versehen ist, untergebracht ist, ungleich einem herkömmlichen Drehgelenk, das für eine Rohrstruktur mit einem einzigen Durchtritt ausgelegt ist. Somit kann ein Wasserstrahl von jeder der Wasserstrahldüsen 26D, die an dem Vorderende der zusammengesetzten Rohrleitung 9 vorgesehen sind, durch ein Rohr 26E gespritzt werden. Eine Druckwasserpumpe, die mit den Wasserstrahldüsen 26D zum Spritzen von Wasserstrahlen kommuniziert, liefert selektiv Wasser mit niedrigem Druck und Wasser mit hohem Druck, so dass, während des Ausbaggerns von Erdreich, das frei von Hindernissen ist, Wasser mit niedrigem Druck geliefert wird, während beim Ausbaggern von Erdreich, das Hindernisse enthält, Wasser mit hohem Druck zugeführt wird. Somit kann ein Wasserstrahl verwendet werden, ohne die Fläche zu beeinträchtigen, indem je nach Beschaffenheit der Fläche eine geeignete Wasserstrahldüse 26D ausgewählt wird.

Des Weiteren kann ein Schleifmittel oder ein Zusatz mit dem Wasser, das an die Wasserstrahldüsen 26D geliefert wird, je nach Beschaffenheit des Arbeitsbereichs gemischt werden, wodurch Hindernisse geschnitten und auseinander gerissen werden und so eine Erhöhung der Ausbaggerungsgeschwindigkeit ermöglicht wird.

Beim Ausbaggern normalen Erdreichs, das keine Hindernisse wie Kies und Treibholz enthält, verwendet der Bagger relativ niedrigen Wasserdruck (ca. 140 kgf/cm2) für den Wasserstrahl, im Hinblick darauf, Beeinträchtigungen für das Erdreich zu minimieren und zu verhindern, dass die Düsen durch Erde und Sand zugesetzt werden. Sobald Hindernisse auftreten, wird ein Schleifmittel oder ein Zusatz mit dem zu spritzenden Wasser je nach Bedarf gemischt, und der Wasserspritzmodus wird in einen Strahl mit hohem Druck (ca. 2.500 kgf/cm2) geschaltet, wodurch ermöglicht wird, dass nur die Hindernisse sicher dem primären Zerdrücken durch Schneiden und Auseinanderreißen unterworfen werden. Der Zusatz erhöht die relative Dichte des Spritzwassers um mehrere zehn Prozent und erhöht somit die Aufprallkraft von Wasserstrahlen, wodurch ein noch effizienteres Zerdrücken oder Auseinanderreißen von Hindernissen ermöglicht wird. Somit kann das Ausbaggern durchgeführt werden, ohne das Erdreich zu beeinträchtigen, indem der Druck und die Zusammensetzung des Wasserstrahls wie oben angegeben eingestellt werden. Demgemäß ist es möglich, die beabsichtigte Konstruktion zu vollenden, ohne nachteilige Effekte wie Absinken der Bodenoberfläche zu verursachen. Es wird angemerkt, dass der Druck von Wasser mit hohem Druck beliebig innerhalb eines Bereichs von ca. 1.500 bis ca. 4.000 kgf/cm2 eingestellt werden kann, je nach Art der Hindernisse (Geröll, Treibholz, Betonschicht, etc.). Wasserstrahlpumpeneinheiten für hohen Druck und niedrigen Druck sind unabhängig auf der Oberseite einer Ausgangswelle installiert. Während des Ausbaggerns des normalen Erdreichs wird das oben beschriebene Wasser mit niedrigem Druck dem Bagger konstant von der Niederdruckpumpe durch das Druckwasserrohr zugeführt. Wenn Hindernisse in der Fläche erscheinen, wird die Niederdruckpumpe auf die Hochdruckpumpe umgeschaltet, um Wasser mit hohem Druck zuzuführen, das nach Bedarf mit einem Schleifmittel und/oder einem Zusatz gemischt werden kann. Dabei erfolgt kontinuierlich das Ausbaggern, während die Hindernisse zerdrückt werden. Somit ist es möglich, eine sichere und zuverlässige Konstruktion mit hoher Effizienz durchzuführen, während Hindernisse entfernt werden, ohne dass das Erdreich unnötig beeinträchtigt wird, indem geeigneterweise je nach den Umständen entweder der Druck oder die Zusammensetzung des Wasserstrahls oder beides genutzt wird. Außerdem verhindert das Wasser mit niedrigem Druck, das während des Ausbaggerns des gewöhnlichen Erdreichs ständig zugeführt wird, dass die Wasserstrahldüsen durch Erde und Sand zugesetzt werden.

Eine Vielzahl von Wasserstrahldüsen 26D kann in beliebigem Winkel an einem Schneidkopf 26 installiert werden. Daher kann die Wasserstrahl-Spritzrichtung frei eingestellt werden. Wasserstrahle können beispielsweise in Richtung der Mittellinie des Baggers gespritzt werden. Alternativ können Wasserstrahle auf den Außenumfang des Baggers zu gespritzt werden.

Die Ermittlung der ausgewählten Positionen der Wasserstrahldüsen 26D ist ein erwünschtes Verfahren, um die Düsenposition in der Ebene des Schneidkopfes 26 mit der Position des während des Ausbaggerns angetroffenen Kieses auszurichten. Da jedoch die Wasserstrahldüsen 26D an dem Schneidkopf 26 installiert sind, ändern sich die Düsenpositionen mit der Drehung des Schneidkopfes 26. Herkömmliche Düsenpositions-Anzeigevorrichtungen sind so angeordnet, dass die Position einer Düse durch Kombinieren eines Zahnrads mit einer Drehwelle oder durch Befestigen einer Lichtquelle an einer Drehwelle angezeigt wird. Die herkömmlichen Vorrichtungen verursachen jedoch Probleme wie Ungenauigkeit der ermittelten Position, Komplexität des Ermittlungsmechanismus selbst, und übermäßige Kosten. Bei der vorliegenden Erfindung ist eine mit Schlitzen versehene Platte 52 am hinteren Ende der Welle des zusammengesetzten Drehgelenks 10 mittels einer Schraube 9G befestigt. Die mit Schlitzen versehene Platte 52 weist an den Positionen Schlitze auf, die den Positionen entsprechen, an denen die Wasserstrahldüsen 26D an dem Schneidkopf 26 angebracht sind. So ist es möglich, die Positionen der Wasserstrahldüsen durch Hinzufügen einfacher Teile genau zu ermitteln.

Bei der oben beschriebenen Wasserstrahldüsen-Positionsermittlungsvorrichtung sind elektrische Lampen 58 in einem Lampengehäuse 51 vor der mit Schlitzen versehenen Platte 52 untergebracht. Ein vorderes Ziel 53 aus einer durchsichtigen Acrylplatte ist hinter der mit Schlitzen versehenen Platte 52 vorgesehen. Bei Drehung der Welle des zusammengesetzten Drehgelenks 10 dreht sich auch die mit Schlitzen versehene Platte 52. Licht von den elektrischen Lampen 58 in dem Lampengehäuse 51 tritt durch die umlaufenden Schlitze der mit Schlitzen versehenen Platte 52 und wird in Form von Lichtpunkten auf das vordere Ziel 53 projiziert. Die Lichtpunkte werden mit einer TV-Kamera 56 aufgenommen und auf einem TV-Bildschirm, der sich an einem Bedienungspult außerhalb des Baggers befindet, angezeigt, wodurch ermöglicht wird, dass die Positionen der Wasserstrahldüsen 26D bestätigt werden.

Eine Zeigerbefestigungsstange 48A erstreckt sich koaxial zu dem zusammengesetzten Drehgelenk 10 von der TV-Kamera 56 nach hinten. Ein hinteres Ziel 54 ist an der Zeigerbefestigungsstange 48A befestigt, um den Durchtritt von Laserlicht aus einer Laservorrichtung, die an der Rückseite des Baggers befestigt ist, zu überwachen, und um die Haltung des sich vorwärts bewegenden Teils des Baggers und die Abweichung von der normalen Linie zu der Fläche zu beobachten.

Die Stirnwand 1E ist an entsprechenden Positionen, die zu der Mittelachse des hinteren Teils des Schildelements 1 exzentrisch sind, mit innenverzahnten Zahnrädern 11 versehen. Die innenverzahnten Zahnräder 11 werden drehend von entsprechenden Metallflanschelementen 12 getragen. Wie in 4 gezeigt ist, stehen die außenverzahnten Zapfen 7 mit den jeweiligen innenverzahnten Zahnrädern 11 intern in Eingriff. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet ein Öldichtungselement für jedes innenverzahnte Zahnrad 11, und das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Mutter zum Befestigen einer Antriebswelle (wird später beschrieben).

Greifmechanismen 15 sind hinten an dem Hinterrohr 1A des hinteren Teils des Schilds vorgesehen, wie in 1, 2 und 5 gezeigt ist. Jeder Greifmechanismus 15 besteht im Wesentlichen aus einem hydraulischen Zylinder 15A und einer sich drehenden Walze 15B für einen Greifer. Der hydraulische Zylinder 15A ist an der Innenwand des Hinterrohrs 1A des hinteren Schilds angebracht. Die sich drehende Walze 15B ist drehbar an dem distalen Ende einer Kolbenstange des hydraulischen Zylinders 15A befestigt.

Die sich drehende Walze 15B kann so eingestellt werden, dass sie durch den hydraulischen Zylinder 15A sich von dem Hinterrohr 1A des hinteren Teils des Schilds auf die Tunnel-Innenwand zu bewegt. Somit ist es möglich, den Druck, mit dem die sich drehende Walze 15B gegen die Tunnel-Innenwand gedrückt wird, einzustellen, und daher möglich, ein Rollen zu verhindern.

Beim Stand der Technik sind Blechblätter, Wulste, etc. am äußeren Umfang des hinteren Teils des Schildelements 1 vorgesehen, um ein Rollen zu verhindern. Bei der herkömmlichen Vorrichtung kann ein Rollen jedoch nicht immer wie gewünscht verhindert werden, weil sich die anfängliche Druckkraft aufgrund einer Erhöhung des Bodenwiderstands und aufgrund von Variationen des Abstands zwischen dem Boden und dem Bagger erhöht. Im Gegensatz zu der herkömmlichen Vorrichtung ermöglichen es die Greifmechanismen 15, den Druck, mit dem die sich drehenden Walzen 15B gegen die Tunnel-Innenwand gedrückt werden, einzustellen, und ermöglichen somit, dass der beabsichtigte Rollverhinderungseffekt erreicht wird.

Bei dem vorderen Teil des Schildelements 2 sind Stirnwände 2A und 2B vorgesehen, wie in 1 und 3 gezeigt ist, und eine Mittelwelle 16 ist ebenfalls vorgesehen. Die Mittelwelle 16 ist konzentrisch zu der Mittelachse des vorderen Teils des Schildelements 2. Außerdem ist ein äußerer Konus 17 an dem Vorderende des vorderen Teils des Schildelements 2 vorgesehen. Der äußere Konus 17 ist konzentrisch zu der Mittelwelle 16. Die Mittelwelle 16 wird drehbar von einem Lagerrohr 18 getragen. Das Lagerrohr 18 ist an den Stirnwänden 2A und 2B befestigt. Innen ist die Mittelwelle 16 hohl. Die zusammengesetzte Rohrleitung 9 erstreckt sich durch den hohlen Abschnitt der Mittelwelle 16.

Der hintere Endabschnitt der Mittelwelle 16 hat einen kleineren Durchmesser. Der Abschnitt mit kleinerem Durchmesser ist durch ein Drucklager 21 mit einer Bodendruckermittlungseinrichtung 19 versehen. Die Bodendruckermittlungseinrichtung 19 fungiert als Vorrichtung zum Ermitteln des Bodendrucks während des Ausbaggerns.

Der vordere Endabschnitt der Mittelwelle 16 ist verjüngt. Ein innerer Konus 25 und der Schneidkopf 26 sind an dem verjüngten Abschnitt der Mittelwelle 16 befestigt. Wie in 7 gezeigt ist, ist der innere Konus 25 zu der Mittelwelle 16 exzentrisch, wie durch das Bezugssymbol e gezeigt ist. Der innere Konus 25 und der Schneidkopf 26 sind durch Schlüssel 27 und 28 an der Mittelwelle 16 befestigt, so dass sie zusammen mit der Mittelwelle 16 als eine Einheit gedreht werden können.

Der innere Konus 25 und der Schneidkopf 26 werden durch entsprechende Muttern 29 und 30 daran gehindert, von der Mittelwelle 16 entfernt zu werden. Der innere Konus 25 ist an einer Position vorgesehen, die dem äußeren Konus 17 entspricht. Der innere Konus 25 ist mit radialen Quetschteilen 25A versehen. Der äußere Konus 17 ist mit radialen Zerreißteilen 17A versehen.

Der Durchmesser des inneren Konus 25 vergrößert sich mit zunehmendem Abstand seines Vorderendes zu seinem Hinterende. Der Durchmesser des äußeren Konus 17 verkleinert sich mit zunehmendem Abstand seines Vorderendes zu seinem Hinterende. Der Raum zwischen dem äußeren Konus 17 und dem inneren Konus 26 definiert eine Quetschkammer 25C zum Zerdrücken ausgebaggerten, darin aufgenommenen Materials.

Wie in 8 gezeigt ist, befinden sich Schaber 26A und Walzmeißel 26B und 26C an der Vorderseite des Schneidkopfs 26. Außerdem ist an der Vorderseite des Schneidkopfs 26 eine Vielzahl von Wasserstrahldüsen 26F vorgesehen. Die Wasserstrahldüsen 26F sind in radialer Richtung angeordnet.

Die Wasserstrahldüsen 26F kommunizieren mit Wasserzuführleitungen 9C der zusammengesetzten Rohrleitung 9 durch die entsprechenden Rohre 26E. Wasserstrahlen, die von den Wasserstrahldüsen 26F gespritzt werden, ermöglichen es, dass ausgebaggertes Material primär in kleinere Teile zerdrückt wird, die in die Quetschkammer 25C aufgenommen werden können. Es wird angemerkt, dass das Bezugszeichen 26F eine Rohrleitungsabdeckung bezeichnet.

Ein innenverzahntes Zahnrad 32 ist an dem hinteren Ende des inneren Konus 25 angebracht. Ein Lager 33 ist an dem äußeren Umfangsabschnitt des innenverzahnten Zahnrads 32 vorgesehen, um eine auf den inneren Konus 25 aufgebrachte radiale Belastung zu tragen. Das Lager 33 ist an einem Gehäuse befestigt, das einen integralen Aufbau mit den Stirnwänden 2A und 2B bildet. Es wird angemerkt, dass das Bezugszeichen 34 eine Dichtung bezeichnet.

Außenverzahnte Zahnräder 35 stehen intern mit dem innenverzahnten Zahnrad 32 in Eingriff. Jedes außenverzahnte Zahnrad 35 ist an einem Ende einer Antriebswelle 36 unter Verwendung eines Zahnradanschlagselements 37 angebracht. Die Antriebswelle 36 wird drehend durch das Lagerrohr 18 getragen, das an den Stirnwänden 2A und 2B befestigt ist. Das andere Ende der Antriebswelle 36 ist mit einem der innenverzahnten Zahnräder 11 verbunden. Das Bezugszeichen 39 bezeichnet einen Gleitring, und das Bezugszeichen 40 bezeichnet eine Gleitring-Sicherungsmutter.

Als jeweiliger Motor 5 mit Untersetzungsgetriebe wird ein Elektromotor oder ein Hydraulikmotor verwendet. Im erstgenannten Fall wird die Geschwindigkeit der Motoren 5 durch Invertersteuerung variiert. Die Beziehung zwischen der Antriebsfrequenz einerseits und der Drehmomentkurve und der Leistungskurve andererseits ist beispielsweise so wie in 10 gezeigt.

Ein Schlamm-Zuleitungsrohr 45 und ein Schlamm-Ableitungsrohr 46 sind in dem hinteren Teil des Schildelements 1 vorgesehen. Ein Dichtungsgehäuse 45A ist an jedem der vorderen Enden des Schlamm-Zuleitungsrohrs 45 und des Schlamm-Ableitungsrohrs 46 vorgesehen. Die jeweiligen vorderen Endabschnitte des Schlamm-Zuleitungsrohrs 45 und des Schlamm-Ableitungsrohrs 46 erstrecken sich in eine Schlammkammer 47 an der Rückseite des äußeren Konus 17. Die Schlammkammer 47 steht mit der Quetschkammer 25C in Verbindung. Der äußere Konus 17 ist mit einer großen Zahl radialer Gitterplatten 17B über seiner Oberfläche verbunden, die der Schlammkammer 47 gegenüberliegt. Die Gitterplatten 17B haben die Funktion zu verhindern, dass zerdrückte ausgebaggerte Materialien, die eine vorgegebene Größe übersteigen, in die Schlammkammer 47 aufgenommen werden. Eine Trennplatte 47A ist zwischen dem Schlamm-Zuleitungsrohr 45 und dem Schlamm-Ableitungsrohr 46 vorgesehen.

Bei diesem Bagger werden, wenn die drei Motoren 5 mit Untersetzungsgetriebe beispielsweise gleichzeitig gedreht werden, die drei Antriebswellen 36 so angetrieben, dass sie sich durch die entsprechenden Ausgangswellen 6, außenverzahnten Zapfen 7 und innenverzahnten Zahnräder 11 drehen. Das innenverzahnte Zahnrad 32 wird durch die drei Antriebswellen 36 drehend angetrieben. Als Folge hiervon wird der innere Konus 25, der integral mit dem innenverzahnten Zahnrad 32 ist, gedreht. Im Ansprechen auf die Drehung des inneren Konus 25 wird die Mittelwelle 16 so angetrieben, dass sie sich dreht. Somit wird der Schneidkopf 26, der integral mit der Mittelwelle 16 ist, gedreht.

Ausgebaggertes Material wird zunächst von Wasserstrahlen in kleinere Teile zerdrückt, die in den Bagger aufgenommen werden können. Dann wird das ausgebaggerte Material von den Walzmeißeln 26B und 26C des Schneidkopfs 26 zerdrückt. Sodann wird das ausgebaggerte Material durch Zusammenwirken des inneren Konus 25 und des äußeren Konus 17 in kleinere Teile zerdrückt, die in das Schlamm-Ableitungsrohr 46 aufgenommen werden können.

Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Antriebswellen 36 an zu der Mittelwelle 16 exzentrischen Positionen vorgesehen, und die Mittelwelle 16 wird so angetrieben, dass sie sich durch den inneren Konus 25 dreht. Daher ist es möglich, die für die Rohrleitung für Wasserstrahlen aufgewendeten Kosten im Vergleich zu einer Anordnung, bei der ein Motor 5 mit Untersetzungsgetriebe direkt mit der Mittelwelle 16 verbunden ist, zu reduzieren.

Das heißt, bei einer Struktur, bei der ein Motor 5 mit Untersetzungsgetriebe direkt mit der Mittelwelle 16 verbunden ist, ist es erforderlich, einen Motor mit Untersetzungsgetriebe in Übereinstimmung mit speziellen Spezifikationen so herzustellen, dass die Ausgangswelle 6 ein Loch aufweist, um eine Rohrleitung für einen Wasserstrahl vorzusehen. Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Antriebswellen 36 an entsprechenden Positionen vorgesehen, die exzentrisch zu der Mittelwelle 16 sind, und die Motoren 5 mit Untersetzungsgetriebe sind direkt mit den Antriebswellen 36 verbunden. Demgemäß besteht kein Bedarf für einen nach speziellen Spezifikationen hergestellten Motor mit Untersetzungsgetriebe, und die Kosten reduzieren sich entsprechend.

Außerdem ist es, weil der innere Konus 25 zu dem innenverzahnten Zahnrad 32 exzentrisch ist, möglich, als Mittelwelle 16 eine gerade stangenförmige Welle und nicht eine kurbelförmige Welle zu verwenden. Daher ist es einfach, die zusammengesetzte Rohrleitung 9 für Wasserstrahlen in der Mittelwelle 16 vorzusehen.

Des Weiteren ist es, weil der innere Konus 25 durch den Eingriff zwischen den außenverzahnten Zahnrädern 35 und dem innenverzahnten Zahnrad 32 angetrieben wird, möglich, eine Vielzahl von Hochleistungsmotoren 5 mit Untersetzungsgetriebe in einem engen hinteren Teil des Schildelements 1 vorzusehen.

Mit der vorstehenden Anordnung stellt die vorliegende Erfindung vorteilhafte Wirkungen zur Verfügung, wie nachstehend angegeben ist.

Der Druck der Wasserstrahlen wird zwischen Hochdruck und Niederdruck umgeschaltet, je nach Bodenbeschaffenheit und Hindernissen in dem Arbeitsbereich, oder es wird, je nach den Umständen, ein Schleifmittel oder ein Zusatz in das Spritzwasser gegeben, um Hindernisse noch effizienter zu schneiden oder zu zerreißen, wodurch ermöglicht wird, dass das Ausbaggern unter widrigen Umständen durchgeführt wird, was mit der herkömmlichen Vorrichtung schwierig war. Außerdem können Hochleistungsmotoren mit Untersetzungsgetriebe einfach in einem engen Schildkörper vorgesehen werden. Daher ist es möglich, einen Multifunktionsbagger zu realisieren, der für jede bestimmte Art von Erdreich ein geeignetes Ausbaggern durchführen kann, indem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Antriebsmotoren in Übereinstimmung mit verschiedenen Bodenbeschaffenheiten verändert wird.

Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung sich nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt, sondern auf verschiedene Arten modifiziert werden kann.


Anspruch[de]
  1. Bagger mit

    einem äußeren Konus (17);

    einer Mittelwelle (16), die drehbar in einem Schildkörper konzentrisch zu dem äußeren Konus (17) angeordnet ist;

    einem inneren Konus (25), der exzentrisch auf der Mittelwelle (16) angeordnet ist, um ausgebaggertes Material im Zusammenwirken mit dem äußeren Konus (17) zu zerdrücken;

    einem Schneidkopf (26), der vor dem inneren Konus (25) angeordnet ist;

    einer Vielzahl von Wasserstrahldüsen (26D), die auf dem Schneidkopf (26) angeordnet sind;

    gekennzeichnet durch

    ein innenverzahntes Zahnrad (32), das an dem inneren Konus (25) befestigt ist, wobei das innenverzahnte Zahnrad (32) konzentrisch mit der Mittelwelle (16) ist;

    ein außenverzahntes Zahnrad (35), das innen mit dem innenverzahnten Zahnrad (32) in Eingriff steht, wobei das außenverzahnte Zahnrad (35) von einem Antriebsmotor (5) drehend angetrieben wird, so dass die Drehung des außenverzahnten Zahnrads (35) dazu führt, dass sich die Mittelwelle (16) durch den inneren Konus (25) dreht; und

    eine Druckwasserpumpe mit vielen Löchern, die in der Mittelwelle (16) vorgesehen ist, wobei die Druckwasserpumpe mit den Wasserstrahldüsen (26D) in Verbindung steht, wobei die Druckwasserpumpe selektiv Wasser mit niedrigem Druck und Wasser mit hohem Druck liefert, so dass während des Baggerns bei guter Bodenbeschaffenheit Wasser mit niedrigem Druck geliefert wird und während des Baggerns bei erschwerter Bodenbeschaffenheit Wasser mit hohem Druck geliefert wird.
  2. Bagger nach Anspruch 1, wobei Wasser, das an die Druckwasserpumpe geliefert wird, in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit entweder mit einem Schleifmittel zum Schneiden von Hindernissen oder mit einem Zusatz zum Zerreißen von Hindernissen gemischt wird.
  3. Bagger nach Anspruch 1, wobei der Antriebsmotor (5) entweder ein Elektromotor oder ein Hydraulikmotor ist.
  4. Bagger nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment des Antriebsmotors (5) in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit gesteuert werden.
  5. Bagger nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei der Antriebsmotor (5) ein Motor mit Untersetzungsgetriebe ist, dessen Geschwindigkeit durch Invertersteuerung variiert wird.
  6. Bagger nach Anspruch 1, wobei die Mittelwelle (16) mit einem zusammengesetzten Drehgelenk (10) für Wasserstrahlen versehen ist.
  7. Bagger nach Anspruch 6, wobei das zusammengesetzte Drehgelenk (10) eine zusammengesetzte Rohrleitung (9) aufweist, die in der Mittelwelle (16) ausgebildet und mit den Wasserstrahldüsen (26D) verbunden ist, um als Drehgelenk mit vielen Durchtritten zu fungieren.
  8. Bagger nach Anspruch 7, wobei die Wasserstrahldüsen (26D) am Vorderende der zusammengesetzten Rohrleitung (9) vorgesehen und mit der zusammengesetzten Rohrleitung (9) durch entsprechende Rohre (26E) verbunden sind, so dass eine Wasserstrahldüse (26D) an einer geeigneten Stelle zum Spritzen eines Wasserstrahls ausgewählt werden kann.
  9. Bagger nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Wasserstrahldüsen (26D) an dem Schneidkopf (26) mit beliebigen gewünschten Winkeln angebracht sind, so dass die Spritzrichtungen der Wasserstrahlen frei eingestellt werden können.
  10. Bagger gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei eine mit Schlitzen versehene Platte (52) am hinteren Ende einer Welle des zusammengesetzten Drehgelenks (10) befestigt ist, wobei die mit Schlitzen versehene Platte (52) an den Positionen Schlitze aufweist, die den Positionen entsprechen, an denen die Wasserstrahldüsen (26D) an dem Schneidkopf (26) angebracht sind, wodurch die Positionen der Wasserstrahldüsen (26D) ermittelt werden.
  11. Bagger nach Anspruch 10, wobei ein Lampengehäuse (51) vor der mit Schlitzen versehenen Platte (52) vorgesehen ist und ein vorderes Ziel (53) hinter der mit Schlitzen versehenen Platte (52) vorgesehen ist, wodurch die Richtung des Baggerns ermittelt wird.
  12. Bagger nach Anspruch 1, wobei ein Zapfen auf einer Ausgangswelle (6) des Motors (5) mit Untersetzungsgetriebe vorgesehen ist, wobei der Zapfen innen mit einem innenverzahnten Zahnrad (11) in Eingriff steht, das in Bezug auf eine Stirnwand drehbar ist, so dass die Drehgeschwindigkeit des Motors (5) sekundär verringert wird, und wobei eine Antriebswelle (36) konzentrisch an dem innenverzahnten Zahnrad (11) befestigt ist, wobei das außenverzahnte Zahnrad (35) auf der Antriebswelle (36) angebracht ist.
  13. Bagger nach Anspruch 1, wobei eine Bodendruck-Ermittlungsvorrichtung (19) am hinteren Ende der Mittelwelle (16) vorgesehen ist, um eine Änderung der auf den Schneidkopf (26) wirkenden axialen Kraft und dadurch den Bodendruck während des Baggerns zu ermitteln.
  14. Bagger nach Anspruch 1, wobei der Schildkörper (1, 2) mit einem Greifmechanismus (15) versehen ist, um ein Rollen des Schildkörpers (1, 2) zu verhindern, wobei der Greifkörper (15) einen hydraulischen Zylinder (15A) aufweist, der an der Innenwand des Schildkörpers angebracht ist, wobei der Greifkörper (15) des weiteren eine sich drehende Walze (15B) aufweist, die sich auf eine Tunnel-Innenwand zubewegen und davon wegbewegen kann, wobei der Druck, mit dem die sich drehende Walze (15B) gegen die Tunnel-Innenwand gedrückt wird, mit dem hydraulischen Zylinder (15A) eingestellt werden kann.
Es folgen 12 Blatt Zeichnungen






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