DE19539248A1 - Fräse mit Stützlager - Google Patents
Fräse mit StützlagerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fräse mit Stützlager nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Fräse wird insbesondere bei der Herstellung von
Trennwänden eingesetzt, um Fundamente und Wände zu errichten.
Die Fräse kann dabei in verhältnismäßig weichem Gelände und auch
in felsigem Grund bis zu einer Tiefe von 100 Metern und mehr
eingesetzt werden, wobei sie an Arbeitsmaschinen angebaut ist,
mit deren Hilfe sie bewegt wird, beispielsweise Bagger oder
Kräne.
Es sind Arbeitsmaschinen zum Graben bekannt, die eingesetzt wer
den, um Löcher in den Boden zu bohren und Gräben auszuheben, da
mit die Errichtung von wänden und Fundamenten vorbereitet werden
kann. Bei diesen Arbeitsmaschinen werden im allgemeinen drehbare
Halbtrommeln in Form von Fräsen eingesetzt, die paarweise ko
axial zueinander angeordnet sind, wobei in den meisten Fällen
zwei gegenläufige Fräserpaare mit parallelen Achsen vorliegen.
Die rotierenden Halbtrommeln tragen an ihrem Außenumfang die
Grabwerkzeuge und sind koaxial zueinander in einer Mittelstütze
gelagert. Zwischen den beiden Halbtrommeln kann zusätzlich eine
Fräserkette vorgesehen sein, die im wesentlichen mittig ange
ordnet ist. Mit Hilfe der Halbtrommeln wird in das Gelände ge
graben, wobei das Erdreich und die anfallenden Steine über eine
Pumpe abgesaugt werden. Die Konstruktion der Fräswerkzeuge hängt
von der Beschaffenheit des Geländes ab.
Die Halbtrommeln werden von der Welle wenigstens eines Motors in
Drehung versetzt, wobei ein Elektromotor oder vorzugsweise ein
Hydraulikmotor eingesetzt wird, der sich durch große
Zuverlässigkeit auszeichnet.
Von Seiten der Anwender derartiger Maschinen ergibt sich die
Forderung nach einer möglichst kompakten Bauweise der Fräse und
einer möglichst kurzen Länge, um die Grabbreite einschränken zu
können, was sich günstig auf die Arbeitskosten und die Kosten
für die nachfolgende Füllung auswirkt. Zu diesen Zweck ist es
bekannt, den oder die Motoren in das Innere der Halbtrommelpaare
zu verlegen.
Ein Problem bei diesen Maschinen besteht darin, daß die Mittel
stütze eine möglichst geringe Dicke aufweisen muß, um zu vermei
den, daß beim Graben ein kompakter, rippenförmiger Erdstreifen
oder Fels zurückbleibt, der von den Fräsen, welche die koaxialen
Fräserpaare bilden, nicht erfaßt wurde. Wenn sich ein derar
tiger, streifenförmiger Felsvorsprung bildet, stellt dieser ein
Hindernis für die weitere Vorwärtsbewegung der Fräse dar, weil
sich der nicht fräsende Teil (die Mittelstütze oder vertikale
Stützwand) auf diesem festen, nicht gefrästen Geländeteil ab
stützt, was einer Vorwärtsbewegung entgegenwirkt.
Ein weiteres Problem der bekannten Maschinen besteht darin, daß
die Halbtrommeln während des Grabens erheblichen Belastungen und
Schwingungen ausgesetzt sind, die sich auf die Motoren übertra
gen und dadurch deren Lebensdauer verkürzen.
Aus der US-A 3 894 587 ist eine Mittelstütze in Form einer ver
tikalen Platte bekannt, an der der Motor für den Drehantrieb der
beiden Halbtrommeln befestigt ist. Diese Lösung erlaubt es, alle
Belastungen von den Halbtrommeln über die Motoren unmittelbar
auf die Mittelstütze zu übertragen, die mit den Motoren einen
einheitlichen Körper bildet und während des Einsatzes die von
den Halbtrommeln verursachten Belastungen und Schwingungen auf
nimmt. Allerdings wird bei dieser bekannten Konstruktion die
Aufgabe nur unvollständig gelöst, während des Einsatzes größere
Belastungen der Motorwellen zu vermeiden, weil die Motoren eben
falls sehr starken Belastungen ausgesetzt sind, insbesondere in
schwierigem Gelände, wo stoßartige Kräfte auftreten. Dies liegt
daran, daß die Halbtrommeln unmittelbar an der Welle der Motoren
befestigt sind.
Die EP-B 262 050 beschreibt eine Möglichkeit zur Verlängerung
der Standzeit der Motoren, gemäß der die auf die Halbtrommeln
einwirkenden Kräfte unmittelbar auf die Mittelstütze übertragen
werden. Diese besteht aus einer vertikalen Platte, durch die
eine rohrförmige Buchse hindurchläuft - für jedes
Halbtrommelpaar ist eine Buchse vorgesehen -, in deren Innerem
sich der Motor zum Antrieb der Halbtrommel befindet. Dieser
Motor ist koaxial zu den Halbtrommeln angeordnet, wobei das
Motorgehäuse an der rohrförmigen Buchse befestigt ist. Die
Buchse hat an ihren Enden jeweils einen Flansch zur Aufnahme von
Lagern für die Halbtrommeln. Der Motor kann als Hydraulikmotor
oder Elektromotor ausgebildet sein. Um das Motorgehäuse an der
Buchse zu fixieren, ist dabei der Motor fest mit der Buchse und
nicht mit der als vertikale Platte ausgebildeten Mittelstütze
verbunden, wodurch der Motor und die Buchse einen einheitlichen
Körper bilden.
Mit dieser bekannten Lösung ist es somit möglich, die Belastun
gen von den Halbtrommeln nicht nur über die Motoren, sondern
auch über die Buchse auf die Mittelstütze zu übertragen. Da je
doch die Halbtrommeln an den mit der Buchse verbundenen Flan
schen befestigt sind, erzeugen sie an der Buchse eine Druckkraft
ähnlich wie bei einem Kragträger, wobei die Belastung jenseits
des Motors liegt. Das führt zu einer Übertragung der Belastungen
und dynamischen Kräfte auf die Motoren; obwohl diese nicht un
mittelbar mit den Halbtrommeln verbunden sind, sind sie es im
Ergebnis über die Buchse dennoch.
Bei der bekannten Konstruktion ist überdies nicht ersichtlich,
wie die Stärke der Mittelstütze in Form der vertikalen Platte
reduziert werden kann, weil hierzu keinerlei Angaben gemacht
sind und die konstruktive Lösung ähnlich derjenigen der US-A 3
894 587 zu sein scheint. Bei der Konstruktion gemäß EP-B 262 050
müssen die Flansche mit Hilfe von Schrauben oder ähnlichen Ele
menten an den Buchsen befestigt werden, woraus sich weitere Pro
bleme hinsichtlich der mechanischen Festigkeit, der Montage und
der Wartung ergeben. Zudem befindet sich das Lager für die
Halbtrommel an einer Stelle jenseits des Motors, so daß die
Halbwelle - wie beim Gegenstand der US-A 3 894 587 - nach Art ei
ner fliegenden Lagerung belastet wird. Da sich das Lager
jenseits des Motors befindet, muß es zur Erzielung einer kleinen
Grabbreite im wesentlichen asymmetrisch angeordnet und sehr
klein sein, so daß es verhältnismäßig schwach ist. Auch die
Organe zur hydraulischen Abdichtung müssen notwendigerweise re
duzierte Dimensionen haben, wodurch sie in ihrer Wirksamkeit
eingeschränkt werden, was sich auf die Lebensdauer der Lager und
der Motoren nachteilig auswirkt.
Ferner ist darauf hinzuweisen, daß die Motoren bei ihrer
Positionierung und bei der Ausrichtung der Lagerbohrung in der
Buchse und des Flansches eine hohe Präzision erfordern, was mit
erheblichem Zeitaufwand, Schwierigkeiten bei Wartung und
Reparatur sowie zusätzlichen Kosten und weiteren Nachteilen
verbunden ist. Da bei der Lösung gemäß EP-B 262 050 die Lager
nur mit dem Flansch zusammenwirken, verursachen die Kräfte, die
in der Nähe der Mittelstütze auf die Halbtrommel wirken, eine
Torsionsbeanspruchung, die zu den Grabkräften hinzukommt und zu
einer anomalen Belastung auf den Flansch und das Lager führt.
Bei einer Konstruktion gemäß US-A 4 098 539 ist nicht
vorgesehen, daß sich der Motor im Innenraum zwischen den beiden
Halbtrommeln befindet. Dennoch ist eine Mittelstütze mit
durchgehender Buchse vorhanden, die über die Lager die beiden
Halbtrommeln aufnimmt. Ferner ist wenigstens ein ringförmiger
Flansch vorgesehen, der mit den Enden der Buchse verbunden ist,
welche die Lager trägt. Diese Konstruktion hat somit dieselben
Nachteile wie diejenige gemäß EP-B 262 050.
In ähnlicher Weise ist auch bei einer Konstruktion nach der US-A
4 785 559 eine Mittelstütze in Form einer vertikalen Platte
vorgesehen, durch die eine hohle, rohrförmige Buchse mit
horizontaler Achse hindurchläuft, die koaxial zu den
Halbtrommeln verläuft und in ihrem Innenraum einen Motor für den
Antrieb der Halbtrommeln aufnimmt. Die hohle, rohrförmige Buchse
trägt über Lager die Halbtrommeln, und zwar unter
Zwischenschaltung von Naben, die fest mit den Halbtrommeln
verbunden und einer gemeinsamen Welle zugeordnet sind, die
koaxial zu den Halbtrommeln verläuft. Die mit den Halbtrommeln
verbundenen Naben sind über Nuten auf der gemeinsamen Welle
angebracht, so daß sie die Drehbewegung von einer Halbtrommel
auf die andere übertragen können, wodurch diese gleichzeitig und
koordiniert rotieren.
Auch bei den Konstruktionen gemäß FR-A 1 545 629 und FR-A 2 221
027 sind Mittelstützen vorgesehen, die die beiden rotierenden
Halbtrommeln tragen.
Alle genannten Dokumente zeigen keine wirkungsvolle Lösung des
Problems auf, die Kräfte in Form von Belastungen und Schwingun
gen aufzunehmen, welche sich beim Graben von den rotierenden
Halbtrommeln auf die Stützkonstruktion der Motoren übertragen.
In vielen Fällen ist außerdem die Konstruktion zur Lagerung der
Halbtrommeln verhältnismäßig schwach und nicht in der Lage, die
notwendige Steifigkeit für die Halbtrommeln zu garantieren, ins
besondere bei einem rauhen Betrieb in felsigem Gelände oder bei
Auftreten von Hindernissen im Grabungsbereich.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Fräse zur
Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe Gräben zur Herstellung von
Fundamenten und Wänden erzeugt werden können, ohne daß die
erläuterten Nachteile der bekannten Konstruktionen in Kauf
genommen werden müssen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich bei der gattungsgemäßen
Fräse aus dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der Fräse gemäß der Erfindung sind als Fräswerkzeuge ausge
bildete Halbtrommeln paarweise koaxial zueinander angeordnet,
wobei zwei gegenläufig rotierende Paare mit parallelen Achsen
vorhanden sind. Zum Drehantrieb der Halbtrommeln dient eine
Welle, die mit zwei zueinander koaxialen Motoren verbunden ist,
welche vorzugsweise hydraulisch arbeiten. Am Außenumfang der
Halbwellen sind die Grabwerkzeuge in Form eines Fräsrades
und/oder einer Fräskette angebracht und im allgemeinen an einem
Tragring für die Fräswerkzeuge befestigt.
Die Mittelstütze besteht im wesentlichen aus einer vertikalen
Platte, die sich über die gesamte Höhe der Halbtrommeln er
streckt und an ihrem oberen Ende Verbindungsorgane zum Anbau an
eine Arbeitsmaschine aufweist. An dieser vertikalen Platte sind
die beiden Motoren für die Halbtrommeln einander gegenüberlie
gend befestigt und mit den Halbtrommeln nur durch die Welle ver
bunden.
Auf diese Weise sind die Motoren nur in sehr geringem Maße von
den Belastungen und Schwingungen beaufschlagt, die sich beim
Einsatz der Fräswerkzeuge ergeben, wobei Restbelastungen
vollständig auf die vertikale Platte der Mittelstütze übertragen
werden, an der sie angebracht sind.
Bei der Erfindung ist für jede Halbtrommel an der vertikalen
Platte wenigstens ein Lager befestigt, das sich außerhalb des
Motores um diesen herum erstreckt. Dieses Lager dient als Stütz-
und Tragelement und zur Übertragung der Kräfte und Belastungen
von den Halbtrommeln unmittelbar auf die vertikale Platte. Die
Struktur und die Abmessungen dieses Lagers sind so, daß sie eine
erhöhte Steifigkeit und eine große Fähigkeit, Stöße und
Schwingungen aufzunehmen, garantieren. Die Breite des Lagers ist
so bemessen, daß es die seitlichen Ausdehnungen des Motors
wenigstens teilweise abdeckt und damit eine große Lagerfläche
bietet, die in der Lage ist, die auf den Tragring für die
Fräswerkzeuge einwirkenden Kräfte aufzunehmen.
Bei dem Lager ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der
Innenring starr mit einer Seite der vertikalen Platte verbunden
ist, während der Außenring fest an der Innenseite des Flansches
angebracht ist, der die Motorwelle mit dem Tragring für die
Fräswerkzeuge verbindet.
Bei einer Variante ist zwischen das Lager und den Tragring für
die Fräswerkzeuge ein Zwischenring eingesetzt, auf den das Lager
aufgezogen ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
ist zwischen den Tragring für die Fräswerkzeuge und das Lager
wenigstens ein Stoßdämpfungselement eingesetzt, das die
Belastungen aufnimmt, die im Betrieb entstehen. Ferner kann
vorgesehen sein, daß wenigstens zwischen dem Lager und der
vertikalen Platte Dichtungen eingesetzt sind.
Die Erfindung ist nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen
erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer ersten Ausfüh
rungsform der Erfindung und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt einer
Variante.
In den Figuren ist teilweise eine Fräse 10 gemäß der Erfindung
dargestellt, die wenigstens ein Paar koaxial zueinander angeord
neter Halbtrommeln 11a, 11b aufweist, die an einer vertikalen
Platte 12 gelagert sind. Die Fräse 10 hat im allgemeinen ein
zweites Paar von Halbtrommeln, die ebenfalls koaxial zueinander
angeordnet sind und deren Achse parallel zur Achse des ersten
Halbtrommelpaares verläuft.
Die vertikale Platte 12 dient als Mittelstütze für die beiden
Halbtrommeln 11a und 11b und hat an ihrem oberen Ende ein Ver
bindungsorgan 13 für den Anbau an einer Arbeitsmaschine,
beispielsweise einem Bagger oder einem Kran. In der Platte 12
sind im dargestellten Ausführungsbeispiel zentrale Kanäle 14
ausgebildet, durch welche hydraulische und elektrische Leitungen
und andere Organe für die Funktion der Fräse 10 geführt sind.
Im Mittelbereich der vertikalen Platte 12 sind über jeweils eine
Stirnseite Motoren 15 fest angebracht, wobei für jede Halbtrom
mel 11a bzw. 11b ein Motor 15 vorgesehen ist. Vorzugsweise han
delt es sich hierbei um Hydraulikmotoren. Die Motoren 15 arbei
ten auf eine Welle 16, die in eine Bohrung 27 der vertikalen
Platte 12 eingesetzt ist und an der für jede Halbtrommel 11a,
11b ein Drehmomentübertragungsglied 17 befestigt ist.
Das Drehmomentübertragungsglied 17 jeder Halbtrommel 11 wirkt
mit einem Drehmomentübertragungsflansch 18 zusammen, der kinema
tisch mit dem Tragring 23 verbunden ist, welcher die Fräsräder
24 und die Fräserketten 21 trägt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedem Flansch 18 ein
Zwischenring 25 zugeordnet, der mit dem Tragring 23 für die
Fräswerkzeuge 21 und 24 verbunden ist. Der Zwischenring 25
stützt sich an einem zugehörigen Lager 19 ab, welches die Auf
gabe hat, die Belastungen von den Halbtrommeln 11a und 11b auf
zunehmen und auf die vertikale Platte 12 zu übertragen. Ferner
hat das Lager 19 die Aufgabe, den Drehmomentübertragungsflansch
18 von der Funktion zu entbinden, die Fräswerkzeuge abzustützen,
so daß alle im Betrieb auftretenden Belastungen über die Lager
19 auf die vertikale Platte 12 übertragen werden.
Das jeweilige Lager 19 befindet sich außerhalb des Motors 15 und
überdeckt einen großen Teil der Breite des Motors. Die große La
gerfläche des Lagers 19 erlaubt eine gut verteilte und
gleichmäßige Aufteilung der Belastungen, wobei mögliche
Torsionen und lokale Verformungen nahezu ausgeschlossen werden.
An der Übertragung der Belastungen nehmen die Motoren 15 nur in
untergeordnetem Maße teil, da sie nicht mit der Tragstruktur der
Halbtrommeln 11a und 11b verbunden sind. Beim dargestellten Aus
führungsbeispiel ist der Innenring 19a des Lagers 19 fest mit
der vertikalen Platte 12 verbunden, und zwar außerhalb des Mo
tors 15, während der Außenring 19b mit einer Frontfläche fest an
der Innenseite des Flansches 18 befestigt ist.
Zwischen den Zwischenring 25 und die vertikale Platte 12 sind
Dichtungen 22 eingesetzt. Diese dienen dazu, daß Lager 19 gegen
das Eindringen von Wasser oder anderen Fremdkörpern wie Sand,
Kies, Steine u. dgl. zu schützen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Motoren 15 nach
außen hin geschützt, im gezeigten Beispiel durch jeweils einen
Deckel 29 und Dichtringe 28. Die Dichtringe 28 gestatten die
Montage des Deckels 29 und dessen Befestigung an dem
Drehmomentübertragungsglied 17.
Im Ausführungsbeispiel ist zwischen den Zwischenring 25 und den
Tragring 23 für die Fräswerkzeuge 24 ein Stoßdämpfungselement 20
eingesetzt. Von dem Zwischenring 25 stehen Finger 125 nach außen
ab, die in Langlöcher eingreifen, welche in den Tragring 23 für
die Fräswerkzeuge 24 eingearbeitet sind; auf diese Finger 125
sind die Stoßdämpfungselemente 20 aufgesetzt. Das gezeigte
Ausführungsbeispiel begrenzt die Winkelverformung aufgrund der
einwirkenden Grabkräfte, die auf die Struktur der Fräswerkzeuge
24 übertragen werden.
Fig. 2 zeigt eine Fräserkette 121, die sich über einen
Stützschuh 26 auf wenigstens einem Umfangsabschnitt der
vertikalen Platte 12 abstützt.
Claims (7)
1. Fräse mit Stützlager zur Herstellung von Gräben für die
Errichtung von Trennwänden, Fundamenten und Wänden, umfassend
wenigstens ein Paar koaxialer Halbtrommeln, die jeweils
wenigstens einen Flansch haben, an ihrem Außenumfang
Fräswerkzeuge tragen und mit einer Welle verbunden sind, die von
Motoren in Drehung versetzt werden, die im Innenraum zwischen
den Halbtrommeln angeordnet sind, welche an einer Mittelstütze
gelagert sind, die sich als vertikale Platte im wesentlichen in
vertikaler Richtung erstreckt und an der die Motoren mit einer
Seitenwand befestigt sind, wobei in die Mittelstütze eine
Bohrung für den Durchgriff der Welle der Motoren eingearbeitet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Platte (12)
durchgehend ist und sich über die gesamte Höhe der Halbtrommeln
(11a, 11b) erstreckt, wobei zu beiden Seiten der vertikalen
Platte (12) koaxiale Lager (19) für die Halbtrommeln (11a, 11b)
eingebaut sind, von denen der Innenring (19a) fest mit einer
Seite der vertikalen Platte (12) verbunden ist und sich über dem
Motor (15) um diesen herum erstreckt, während der Außenring
(19b) des Lagers (19) mit einer Stirnseite fest an der
Innenseite des Flansches (18) angebracht ist.
2. Fräse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
einen die Fräswerkzeuge (24) aufnehmenden Tragring (23) und das
Lager (19) wenigstens ein Zwischenring (25) eingesetzt ist.
3. Fräse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
sich das Lager (19) rechtwinklig zu der vertikalen Platte (12)
um den Motor (15) herum erstreckt und im wesentlichen den
größten Teil der Breite der zugehörigen Halbtrommel (11a, 11b)
einnimmt.
4. Fräse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens zwischen den Tragring (23) für
die Fräswerkzeuge (24) und das Lager (19) eine Dichtung (22)
eingesetzt ist.
5. Fräse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen das Lager (19) und den Tragring
(23) für die Fräswerkzeuge (24, 21, 121) Stoßdämpfungselemente
(20) eingesetzt sind.
6. Fräse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Fräserkette (121) vorgesehen ist, die
sich auf einem Stützschuh (26) abstützt, welcher auf wenigstens
einem Umfangsabschnitt der vertikalen Platte (12) vorgesehen
ist.
7. Fräse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß dem Motor (15) ein Deckel (29) und ein Dicht
ring (28) zugeordnet sind.
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