Schaufel für Erdbewegungsgeräte

Abstract

 Eine Schaufel (20) für Erdbewegungsgeräte (10), wie Bagger, Radlader od. dgl. weist zwei Seitenwangen (21) auf, die über einen Schaufelboden, der zwischen den Seitenwangen angeordnet ist, miteinander verbunden sind. Der Schaufelboden ist zumindest abschnittsweise von einem gitterartigen Rost (23) gebildet, der an der Schaufel (20) beweglich gelagert ist und in Vibrationen versetzt werden kann. Der gitterartige Rost (23) ist dabei vorzugsweise schwingungsgedämpft gelagert und wird mittels eines Hydraulikmotors (24) angetrieben, der an den Hydraulikkreislauf des Baggers (10) oder Radladers (10) angeschlossen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaufel für ein Erbewegungsgerät, z.B. Bagger, Radlader oder ähnliches gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1.

[0002] Derartige Schaufeln sind als Anbaugerät für Bagger, Radlader oder entsprechende Arbeitsgeräte ausgebildet und weisen zwei Seitenwangen aus Stahl auf, die unter gegenseitigem Abstand im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen den Seitenwangen erstreckt sich ein ebenfalls aus Stahl bestehender Schaufelboden, der die Seitenwangen miteinander verbindet, so daß eine zumindest einseitig offene, gefäßartige Schaufel gebildet ist. Üblicherweise ist an der Unterkante des Schaufelbodens eine keilförmige Aufnahmeleiste angeordnet, die mit Zähnen besetzt ist, die das Eindringen der Schaufel in das Erdreich oder das aufzunehmende Gut erleichtern sollen.

[0003] Die Zähne und gegebenenfalls auch die Leiste sind aus gehärtetem, verschleißfestem Stahl gebildet und werden bei Verschleiß ausgewechselt oder durch Auftragsschweißen ausgebessert. Schaufeln dieser Art werden auch als Ladeschaufeln bezeichnet. Daneben gibt es sogenannte Klappschaufeln, die aus zwei backenförmig zusammenwirkenden Schaufeln bestehen, wobei die beiden Schaufeln grundsätzlich den gleichen Aufbau wie eine Ladeschaufel haben. Hier ist anzumerken, daß sich die Erfindung auf beide Schaufeltypen bezieht.

[0004] Die Schaufel wird beispielsweise am freien Ende des Stiels eines Baggers angebracht und an den Hydraulikkreislauf des Baggers angeschlossen, so daß sie zusammen mit dem Ausleger und dem Stiel des Baggers schwenkbar sowie relativ zu diesem verstellbar ist. Die Schaufel dient überlicherweise zum Ausheben von Gräben und Gruben, zum Bewegen und Aufnehmen von geschüttetem Material, wie auch zum Beladen von Fahrzeugen mit losem Material oder zum Umlagern von Material.

[0005] In neuerer Zeit werden derartige Schaufeln auch im verstärktem Maße bei der Aufarbeitung von natürlichen oder künstlichen Roh- und Baustoffen, dem sogenannten Recycling, eingesetzt. Beispielhaft soll hier auf die Wiedergewinnung von Betonbaustoffen eingegangen werden. Beim Abtragen oder Abbrechen von Betonbauwerken oder Betonbauteilen entstehen in der Regel relativ große Bruchstücke, die zu groß und zu schwer sind, um sie in einfacher Weise einer Wiederverwertung zuführen zu können. Aus diesem Grunde werden die Beton-Bruchstücke unmittelbar mit dem Abbruchgerät oder in gesonderten Brechanlagen auf eine solche Größe zerkleinert, daß sie in Abhängigkeit von Art und Beschaffenheit des Betons einer geeigneten Wiederverwendung zugeführt werden können.

[0006] Für den Transport und die Verladung oder auch für den Transport des Abbruchs zu der Brechanlage werden üblicherweise Erdbewegungsgeräte, wie Bagger, Radlader oder ähnliches verwendet, die mit einer Ladeschaufel der genannten Art versehen sind. Das auf diese Weise aufgenommene Abbruchmaterial besteht neben den relativ großen, noch zu zerkleinernden Bruchstücken auch aus Betonstücken, die bereits eine derartig geringe Größe aufweisen, daß eine weitere Zerkleinerung in der Brechanlage nicht notwendig ist und gegebenenfalls auch nicht erfolgen kann. Wenn diese Betonstücke geringer Größe trotzdem der Brechanlage zugeführt werden, ist die verbleibende Kapazität der Brechanlage für die großen, zu zerkleinernden Bruchstücke verringert. Auf diese Weise ist die Arbeitsleistung der Brechanlage, d.h. die Menge des zerkleinerten Materials pro Zeiteinheit vermindert. Material besonders kleinerer Korngröße ist in Brechanlagen sogar höchst unerwünscht, da es an den Brechwerkzeugen zu erhöhtem Verschleiß und auch sonst zu Funktionsstörungen führt.

[0007] Es ist deshalb sinnvoll, für das Abbruchmaterial vor dessen Zuführung in die Brechanlage eine Vorsortierung vorzunehmen. Dies könnte mittels einer bekannten Schaufel erfolgen, die in ihrem Schaufelboden eine oder mehrere Schlitze aufweist, und insbesondere beim Trennen von Feststoffen und Flüssigkeiten eingesetzt wird. Eine derartige Schlitzanordnung ist zwar hinsichtlich der Siebwirkung ausreichend bei der Trennung einer Flüssigkeit von einem festen Material, beispielsweise der Entwässerung von mit der Schaufel aufgenommenen Erdreich beim Ausheben von Gräben oder beim Baggern unter Wasser; es hat sich jedoch gezeigt, daß ein Sortieren von Abbruchmaterial mit einer solchen Schaufel nicht möglich ist, da sich Betonstücke sehr häufig vor den Schlitzen aufstauen oder in diesen verklemmen, so daß die Schlitze ihre Sortierwirkung verlieren. Auf diese Weise wird mehr Kleinmaterial in der Schaufel zurückgehalten, ohne daß die gewünschte Sieb- oder Sortierwirkung eintritt, und gelangen dann unerwünschterweise in die Brechanlage.

[0008] Um die genannten Nachteile zu überwinden, ist versucht worden, ein Anbaugerät in Form einer Drehtrommel, d.h. einer Siebtrommel, zu verwenden. Die Trommel weist eine verschließbare Öffnung auf, über die das zu sortierende Material aufgenommen werden kann. Nach dem Verschließen der Öffnung wird die Trommel in Vibration versetzt, wodurch das in ihr enthaltene Material unter ständiger Umwälzung vorsortiert bzw. ausgesiebt wird. Eine derartige Drehtrommel ist jedoch nicht nur konstruktiv sehr aufwendig und somit teuer, die Sortierung des Materials ist darüber hinaus zeit- und somit kostenintensiv. Auch läßt sich die Trommel für andere Zwecke, beispielsweise zum Verladen des "Siebrückstandes" nicht verwenden.

[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaufel für Erdbewegunsgeräte derart weiterzubilden, daß eine schnelle und gute Sortierung bzw. Trennung des in der Schaufel befindlichen Materials zuverlässig erreicht wird.

[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaufel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0011] Erfindungsgemäß besteht der Schaufelboden zumindest abschnittsweise aus einem an der Schaufel gelagerten Rost, der relativ zu der Schaufel in Vibration versetzt werden kann. Aufgrund des gitterartigen Rostes kann eine Vorsortierung oder Siebung des in der Schaufel befindlichen Materials erreicht werden. Dabei ist ein Verstopfen des Rostes durch die Vibrationbewegungen, die das Material in ständiger Bewegung hält, wirksam vermieden. Dadurch kann eine gute und schnelle Sortierung von kleinen auszusortierenden Bruchstücken und grobem Abbruchmaterial erreicht werden. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Schaufel auch verwendet werden, ohne daß der gitterartige Rost in Vibrationen versetzt wird, wodurch sie in ihrer Wirkungsweise einer herkömmlichen Lade- oder Klappschaufel ohne bzw. mit einem nur geringem Sortiereffekt entspricht. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Schaufel vielseitig einsetzbar und somit kostengünstig verwendbar.

[0012] Wenn gemäß Anspruch 2 der gesamte Schaufelboden von dem gitterartigen Rost gebildet ist, kann eine sehr schnelle Trennung des auszusortierenden Materials erreicht werden, wobei insbesondere vermieden ist, daß sich das Material in der Schaufel bereichsweise aufstaut und die Siebwirkung herabsetzt. Dabei ist es vorteilhaft, den gitterartigen Rost an den Seitenwangen zu lagern, da die Seitenwangen starr sind und eine relativ hohe Stabilität aufweisen, so daß die Beweglichkeit des gitterartigen Rostes durch seine Lagerung nicht beeinträchtigt wird.

[0013] Lade- und Klappschaufeln weisen, wie bereits angedeutet, an der Aufnahmekante des Schaufelbodens eine Leiste keilförmigen Querschnitts auf, die in der Regel noch mit verschleißfesten Zähnen besetzt ist. Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 ist sichergestellt, daß das Material über die keilförmige Leiste nach oben und auf den Rost rutscht, ohne daß die erheblichen Druck- und Schubkräfte beim Aufnehmen des Materials auf den Rost und dessen Lager einwirken.

[0014] Wenn gemäß Anspruch 5 der gitterartige Rost schwimmend gelagert ist, ist einerseits eine Vibrationsbewegung möglich, während der Rost andererseits zur Gesamtstreifigkeit der Schaufel beiträgt. Eine Lagerung über bewährte Schwingungsdämpfer, z.B. Schwingmetalle, ist kostengünstig zu verwirklichen und ermöglicht darüber hinaus eine Bewegung des gitterartigen Rostes unter nur geringer Geräuschentwicklung, was hinsichtlich der Bedingungen am Arbeitsplatz und hinsichtlich des Umweltschutzes vorteilhaft ist. Auch wird die Schwingung nicht über die Anbaupunkte der Schaufel in den Stiel des Baggers übertragen. Wenn der gitterartige Rost an jeder Seitenwange über zwei Schwingungsdämpfer gelagert ist, kann eine Verkantung des Rostes weitestgehend vermieden und somit eine hohe Sortierwirkung gewährleistet werden.

[0015] Wenn gemäß Anspruch 8 zur Erzeugung der Schwingungsbewegung ein Hydraulikmotor verwendet wird, kann dieser in einfacher Weise an die Hydraulikeinrichtung des Erdbewegungsgerätes, z.B. des Baggers, Radladers od. dgl. angeschlossen werden, so daß keine zusätzliche Antriebseinheit notwendig ist.

[0016] Die Anordnung eines Getriebes zwischen dem Hydraulikmotor und dem gitterartigen Rost erlaubt eine Umsetzung der Bewegung des Abtriebsorgans des Hydraulikmotors in eine geeignete Vibrationsbewegung sowohl hinsichtlich des Bewegungsverlaufes als auch der Bewegungsgeschwindigkeit. Ein Exentergetriebe gemäß Anspruch 11 ist dabei konstruktiv relativ einfach sowie störungsunanfällig, was bei den auf Baustellen überlicherweise herrschenden schwierigen Arbeitsbedingungen sehr vorteilhaft ist.

[0017] Eine schwingungsstabile und hinsichtlich des Sortiereffektes günstige Ausführung ergibt sich dadurch, daß der Hydraulikmotor und das Getriebe etwa mittig am Schaufelboden und etwa mittig zwischen den Seitenwangen angeordnet ist, die noch dadurch optimiert wird, daß der Hydraulikmotor und das Getriebe etwa mittig zwischen den Schwingungsdämpfern an den Seitenwangen angeordnet ist.

[0018] Es hat sich gezeigt, daß bei Durchführung einer kreisförmigen Vibrationsbewegung eine sehr gute Sieb- bzw. Sortierwirkung erzielt wird. Jedoch ist in Abhängigkeit von dem zu sortierenden bzw. siebenden Material auch eine lineare Vibrationsbewegung oder die Kombination einer kreisförmigen und einer linearen Vibrationsbewegung möglich. Dabei kann die Vibrationsbewegung entweder im wesentlichen parallel zur Ebene der Seitenwangen oder senkrecht dazu verlaufen, wobei eine Bewegung parallel zur Ebene der Seitenwangen den Vorteil mit sich bringt, daß die Lagerkräfte, wenn der gitterartige Rost an den Seitenwangen gelagert ist, in der Ebene der Seitenwangen wirken, und ungünstige Querkräfte gering gehalten werden können.

[0019] Wenn der gitterartige Rost gemäß Anspruch 18 aus sichelförmigen Scheibensegmenten besteht, die im wesentlichen parallel zur Ebene der Seitenwangen nebeneinander angeordnet sind, kann eine hohe Stabilität des gitterartigen Rostes erreicht werden. Selbst ein Anprall der Rückseite der Schaufel gegen beispielsweise ein abzureißendes Betonteil führt nicht zur einer Verformung des gitterartigen Rostes, da die Kräfte im wesentlichen in der Scheibenebene der sichelförmigen Scheibensegmente in diese eingeleitet werden und somit in einfacher Weise ableitbar sind.

[0020] Es hat sich gezeigt, daß eine gute Sortierwirkung sowie eine nur geringe Vibrationsbelastung des Baggers bzw. des Radladers erreicht werden kann, wenn die Vibrationsfrequenz etwa 2000 min⁻¹ und/oder die Vibrationsamplitude 5 bis 10 mm beträgt. In Abhängigkeit von dem zu sortierenden Material sowie der baulichen Ausgestaltung der Schaufel und des Baggers bzw. des Radladers können jedoch auch andere Frequenzen bzw. Amplituden unter Erzielung der erfindungsgemäßen Vorteile angezeigt sein.

[0021] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:

Figur 1

einen Bagger mit einer Schaufel in Seitenansicht,

Figur 2

einen Schnitt II-II der Schaufel gemäß Figur 4,

Figur 3

eine Ansicht der Schaufel in Richtung III gemäß Figur 3 und

Figur 4

eine Ansicht der Schaufel in Richtung IV gemäß Figur 2.

[0022] Gemäß Figur 1 weist ein Erdbewegungsgerät in Form eines Baggers 10 ein Fahrgestell 13 auf, auf dem der Aufbau drehbar gelagert ist. Der Aufbau umfaßt ein Führerhaus 11 sowie einen Motor 12, der sowohl zur Bewegung des Baggers 10 als auch zur Bewegung der am Bagger angebrachten Anbaugeräte dient. An dem Aufbau ist darüber hinaus ein Ausleger 14 montiert, an den wiederum der Baggerstiel 15 angeschlossen ist. Ausleger 14 und Stiel 15 sind sowohl relativ zueinander als auch relativ zum Baggeraufbau mittels bekannter hydraulischer Stellantriebe bewegbar. Am freien Ende des Baggerstiels 15 ist eine Schaufel 20 montiert, die mittels einer Kolben-Zylindereinheit 16 relativ zum Baggerstiel 15 in der Zeichenebene gemäß Figur 1 schwenkbar ist.

[0023] Die Figuren 2 bis 4 zeigen eine vergrößerte Darstellung der Schaufel 20. Wie insbesondere Figur 3 zu entnehmen ist, weist die Schaufel 20 zwei Seitenwangen 21 auf, die über Quertraversen 21a an der Oberseite verbunden und über diese sowie über ein Schneidmesser 21b an der Unterseite ausgesteift sind. An den Quertraversen 21a sind Anschlußlaschen 20a befestigt, über die die Schaufel an dem freien Ende des Baggerstiels 15 anbringbar ist. An dem Schneidmesser 21b sind Zähne 29 montiert, die das Eindringen der Schaufel in das aufzunehmende Material erleichtern. Die Seitenwangen 21 sowie die Quertraversen 21a und das Schneidmesser bilden einen starren, verformungssteifen Rahmen.

[0024] In diesem Rahmen ist ein gitterartiger Rost 23 eingesetzt, der den Schaufelboden bildet. Der gitterartige Rost 23 besteht aus einer Vielzahl von sichelförmigen Scheibensegmenten 22, die im wesentlichen parallel zur Ebene der Seitenwangen 21 nebeneinander angeordnet und mittels mehrerer Querholme 27 bzw. 28 auf Abstand zusammengehalten sind. Das Schneidmesser 21b weist, wie Fig. 2 zeigt, einen keilförmigen Querschnitt auf. Die innerhalb der Schaufel liegende Oberkante 21c liegt höher als die Oberseite 22a der Scheibensegmente 22 in diesem Bereich, so daß diese beim Aufnehmen des Abbruchmaterials nicht von vorne durch den Arbeitsdruck der Schaufel belastet werden.

[0025] Der gitterartige Rost 23 ist über Schwingungsdämpfer 25 an den Seitenwangen 21 gelagert, wobei an jeder Seitenwange zwei Schwingungsdämpfer vorgesehen sind. Eine derartige Lagerung des gitterartigen Rostes 23 ermöglicht dessen Bewegung relativ zu dem von den Seitenwangen 21 sowie den Quertraversen 21a und dem Schneidmesser gebildeten starren Rahmen.

[0026] An dem gitterartigen Rost 23 ist ein Hydraulikmotor 24 angeordnet, der über Druckmittelleitungen 24a an den Hydraulikkreislauf des Baggers angeschlossen ist, wie in Figur 1 dargestellt ist. Zwischen den Hydraulikmotor 24 und den gitterartigen Rost 23 ist ein Getriebe 26 zwischengeschaltet, das als Exzentergetriebe ausgebildet ist, wie insbesondere in Figur 2 dargestellt ist. Wenn der Hydraulikmotor 24 angetrieben wird, dreht der Exzenter in der Zeichenebene gemäß Figur 2, wodurch der gitterartige Rost 23 zu einer kreisförmigen Vibrationsbewegung in der Zeichenebene gemäß Figur 2 bzw. in einer dazu parallelen Ebene erregt wird. Eine derartige kreisförmige Vibrationsbewegung verläuft im wesentlichen parallel zu der Ebene der Seitenwangen 21. Durch diese Vibrationsbewegung wird das in der Schaufel 20 befindliche Material, in ständiger Bewegung gehalten und wirksam sortiert. Dabei hat es sich gezeigt, daß eine Schwingungsamplitude von 5 bis 10 mm zur Erzielung einer guten Sortierwirkung ausreicht. Die Vibrationsfrequenz sollte etwa 2000 min⁻¹ betragen, wobei jedoch in Abhängigkeit von der Art und der Beschaffenheit des zu sortierenden Materials auch mit anderen Vibrationsfrequenzen gute Ergebnisse erzielt werden können.

[0027] Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich sitzen der Hydraulikmotor 24 und das Getriebe 26 etwa mittig zwischen den Lagern bzw. den Schwingungsdämpfern 25, über die der Rost an die Seitenwangen 21 angeschlossen ist. Wie weiterhin aus Fig. 1 ersichtlich sind die Achsen der Lager bzw. der Schwingungsdämpfer einerseits und des Hydraulikmotors 25 bzw. des Getriebes 26 andererseits nur geringfügig versetzt, so daß sich eine insgesamt schwingungsstabile Ausführung ergibt.

[0028] Statt der rotatorischen Schwingung kann auch eine lineare Vibrationsbewegung vorgesehen sein. Dabei ist jedoch statt des gezeigten Exzentergetriebes ein Getriebe anderer Bauart notwendig, das die Drehbewegung des Hydraulikmotors in eine lineare Vibrationsbewegung umsetzt. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf eine parallel zur Ebene der Seitenwangen verlaufene Vibration beschränkt, sondern es ist desweiteren möglich, den gitterartigen Rost im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Seitenwangen, d.h. in der Zeichenebene der Figuren 3 und 4 zu erregen.

Ansprüche

1. Schaufel für Erdbewegungsgeräte, z.B. Bagger, Radlader od. dgl., mit zwei Seitenwangen und einem zwischen den Seitenwangen angeordneten und diese miteinander verbindenden Schaufelboden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelboden (23) zumindest abschnittsweise von einem gitterartigem Rost (23) gebildet ist, der an der Schaufel (20) gelagert und in Vibration versetzbar ist.

2. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Schaufelboden (23) von dem Rost (23) gebildet ist.

3. Schaufel nach Anspruch 1 oder 2, mit einer deren Aufnahmekante bildenden, an der freien Unterkante des Schaufelbodens angeordneten Leiste, die einen sich in die Schaufel keilförmig erweiternden Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere obere Kante der Leiste höher liegt als die Oberseite des Rostes in dem an die Leiste anschließenden Bereich.

4. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (23) an den Seitenwangen (21) gelagert ist.

5. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (23) schwimmend gelagert ist.

6. Schaufel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (23) über Schwingungsdämpfer (25) gelagert ist.

7. Schaufel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (23) an jeder Seitenwange (21) über zwei Schwingungsdämpfer (25) gelagert ist.

8. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (23) mittels eines Hydraulikmotors (24) angetrieben ist.

9. Schaufel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor (24) an den Hydraulikkreislauf des Erdbewegungsgerätes angeschlossen ist.

10. Schaufel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hydraulikmotor (24) und dem Rost (23) ein Getriebe (26) zwischengeschaltet ist.

11. Schaufel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als Exentergetriebe (26) ausgebildet ist.

12. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor (24) und das Getriebe (26) etwa mittig am Schaufelboden und etwa mittig zwischen den Seitenwangen (21) angeordnet ist.

13. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor (24) und das Getriebe (26) etwa mittig zwischen den Schwingungsdämpfern an den Seitenwangen (21) angeordnet ist.

14. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (23) eine im wesentlichen kreisformige Vibrationsbewegung ausführt.

15. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnt, daß der Rost (23) in eine im wesentlichen lineare Vibrationsbewegung ausführt.

16. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Virbrationsbewegung im wesentlichen parallel zur Ebene der Seitenwangen (21) verläuft.

17. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsbewegung im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Seitenwangen (21) verläuft.

18. Schaufel nach einem der Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost aus sichelförmigen Scheibensegmenten (22) besteht, die im wesentlichen parallel zur Ebene der Seitenwangen (21) nebeneinander angeordnet und mittels zumindest zweier Querträger (27, 28) gehalten sind.

19. Schaufel nach einem der Anspüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichent, daß die Vibrationsfrequenz etwa 2000 min⁻¹ beträgt.

20. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadruch gegennzeichnet, daß die Vibrationsamplitude etwa 5 bis 10 mm beträgt.

Zeichnung