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Schaufelmaschine. Die Maschine zur Aufschauflung von Erdreich o. dgl:
ist hauptsächlich zum Gebrauch in Bergwerken, Steinbrüchen usw. bestimmt und zeichnet
sich dadurch aus, daß sie in sehr gedrängtem Raum arbeiten kann. Ihr Gewicht im
Vergleich mit der Leistungsfähigkeit ist gering, und die Kufe kann nach beliebiger
Richtung hin zur Entleerungsstellung gebracht werden. Ferner ist das Gestänge zur
Unterstützung der Kufe und der Mechanismus, der dieses Gestänge beherrscht, derartig
angeordnet, daß bei der Rückbewegung in das einzunehmende Gut die Kufe nicht etwa
gegen den Haufen anstößt, sondern das Gut von- der unteren Stelle des Haufens annimmt.
Auch die Kante der Kufe, die in das Gut eingeführt wird, ist so im Winkel zum Gestänge
verlegt, daß eine möglichst große Menge des Gutes eindringen kann. Die Maschine
zeichnet sich ferner durch Einfachheit aus, da ein Wärter genügt, um die verschiedenen
Mechanismen zu bedienen. Infolge ihrer-Einfachheit ist auch die Notwendigkeit von
Reparaturen umgangen und die Anschaffungskosten sind verringert.
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Abb. i ist eine Seitenansicht der vollständigen Maschine, Abb. 2 eine
Draufsicht, Abb. 3 ein Schnitt durch den Hauptzylinder, Abb. 4 eine Ansicht von
hinten. Abb. 5 zeigt schematisch die Röhrenanordnung und Anordnung der Ventile zur
Bedienung der Zylinder, und Abb. 6 stellt in Vorderansicht einen Kreuzkopf und einen
Schnitt durch die Räder dar, die mit dem Kreuzkopf verbunden sind. -Das Grundgestell
i kann auf dem Gleis z hin und her bewegt und an beliebiger Stelle gegen Verrückung
gesichert werden. Auf diesem Grundgestell ruht ein Obergestell, bestehend aus einer
Platte 3 und dem senkrecht gestellten gegenüberliegenden U-Eisen 4.
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Ferner befinden sich an der Grundplatte die Rollen 6 (Abb. 4), -die
auf den gekrümmten Flachschienen 5 des Hauptgestells reiten und gegen Abgleiten
durch die Rollen 7 (Abb. 2), gesichert sind, welche die Kanten dieser Schienen erfassen.
Das Obergestell 3 kann also mit Bezug auf das Grundgestell beliebig weit ausgeschwungen
werden. Der auf dem Obergestell 3 angeordnete Mechanismus besteht aus einer Anzahl
von Zylindern, deren Kolben durch ihre Stangen mit dem Schaufelgestänge verbunden
sind. Der Rahmen für diese Zylinder hat nach Abb.. = bei B seitliche Lagerböcke
mit Scheiben g, die zwischen den wagerechten Flanschen des U-Eisens 4 reiten. Ferner
trägt dieser Rahmen am rückwärtigen Ende die Zylinder io (Abb. i, 2 und 4). Die
Kolbenstangen ii dieser Zylinder unterstützen die
wagerechte Achse
12, an deren Enden die Räder 13 sitzen, die ebenfalls in dem U-Eisen q. geführt
werden. Der Rahmen mit seinen Zy-
lindern kann also längsweise auf dem Untergestell
3 verschoben werden. Außerdem kann jedoch auch dieser Rahmen um den Zapfen der Scheiben
g ausgeschwungen werden, da der Rahmcn mit den Zylindern io fest verbunden ist und
also das rückwärtige Ende je nach der Verschiebung der Kolbenstangen ii in deren
Zylindern höher oder tiefer verlegt werden kann. Zur Hin- und Herschiebung des Rahmens
sind an den Seiten die Zylinder 14 angeordnet, und zwar ist das rückwärtige Ende
dieser beiden Zylinder bei 15 mit dem Rahmen gelenkig verbunden, während das Ende
der Kolbenstangen bei 16 gelenkig mit den Stützböcken 17 am Grundgestell verbunden
ist. Diese bewegliche Aufhängung der Zylinder verhindert also nicht die Schrägstellung
des Rahmens mit Bezug auf das Obergestell 3.
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Die Kufe 18, die zur Aufnahme des zu schaufelnden Gutes dient, befindet
sich am anderen Ende und wird an jeder Seite von dem Arm ig und 2o getragen. Diese
Kufe kann von der in Abb. i in vollen Linien angedeuteten Stellung zu der in punktierten
Linien angedeuteten Lage gebracht werden, umEinfüll-und Entleerungsstellung anzudeuten.
Bei dieser Bewegung der Kufe dienen die Arme ig hauptsächlich zur Verschiebung,
während die Arme 2o hauptsächlich zur Ausschwingung der Kufe dienen. Die oberen
Enden dieser Arme sitzen an einem Kreuzkopf, der zwischen den wagerechten Balken
21, 22 hin und her geführt ist. Der Kreuzkopf wird durch seine Verbindung mit den
Hauptzylindern verschoben.
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Die Hin- und Herbewegung der Kufe wird durch zwei Zylinder besorgt,
von welchen der untere 23 der Hauptzylinder, der obere 24 der Hilfszylinder ist.
Der Kolben des Hilfszylinders hat eine nach außen ragende Stange 25, an deren Vordcrende
die Querschiene 26 sitzt; diese Querschiene ist durch Stangen 27 (Abb. 2) mit dem
Ring 28 eines Kreuzkopfes verbunden. Infolge der Ausschwingung des Kreuzkopfes als
Ring kann sich der Kopf über dem Hilfszylinder 24 hin und her verschieben. Stutzen
2,9 gehen vom Ring 28 nach der Seite hin und haben viereckigen Querschnitt
zur Führung an den Schienen oder Trägern 21, 22. An diese Stutzen setzen sich Verlängerungen
3o von kreisförmigem Querschnitt an, und zuf diesen Verlängerungen befinden sich
lose die Räder 32 der Führungsrinne für die vierkanti-;en Stutzen 29, in Abb. i
bei 31 angedeutet.
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In fester Verbindung mit den Enden der zapfen 3o befinden sich Kurbelarme
33, an welche bei 3¢ die Enden jener Hebelarme an-;elenkt sind, die die Ausschwingung
der Kufe 18 besorgen. Die Arme ig dagegen befinden sich in fester Verbindung mit
den Kränzen der Räder 32, und zwar erfolgt diese Verbindung nach Abb. i durch einen
Stift 35, der die Kränze und Arme ig durchsetzt. Bei. der Drehung der Räder werden
also die Hebelarme xg um- die Achsen der Zapfen 3o ausgeschwungen. Die Drehung der
Räder 32 wird in folgender Weise herbeigeführt. An jeder Seite der Maschine befindet
sich auf dem Obergestell eine gleitbar angeordnete Schiene 36, und an den beiden
Enden dieser Schiene sind Seile 37 bzw. 39 befestigt. Das Seil 37 (Abb. i)
ist fest am rechten Ende der Schiene angebracht und umschlingt einen Teil der Nut
des Radkranzes, an welchem es bei 38 festgemacht ist. Das andere Seil
39, am linken Ende der Schiene 36 befestigt, umschlingt den Radkranz in der
entgegengesetzten Richtung und ist bei q.o an diesem Radkranz festgemacht. Wird
also die Schiene 36 nach links bewegt, so dreht sich das Rad 32 in der Richtung
des Uhrzeigers unter der Einwirkung des Seiles 39 und umgekehrt. Bei der
Bewegung der Schiene 36 nach rechts wird das Rad unter dem Einfluß des Seiles 37
in entgegengesetzter Richtung gedreht. Wird jedoch die Schiene 36 festgehalten und
der Zapfen 30 von der in Abb. i gezeigten Lage nach rechts verschoben, so
muß sich das Rad unter dem Einfluß des Seiles 39 in der Richtung des Uhrzeigers
drehen und umgekehrt. Die beiden Zylinder 23 und 24 sind nun derartig mit dem- Zapfen
bzw. den Schienen 36 verbunden, daß sie eine solche Drehung der Räder herbeiführen.
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Zur Einleitung der Bewegung der Kufe 18 aus der in Abb. i gezeigten
Stellung dient der Kolben 41 des Hauptzylinders 23. Dieser Kolben hat nach Abb.
i und 5 bei 42 am Vorderende ein Joch, an das die Enden der Schienen 36 angeschlossen
sind, so daß bei der Verschiebung des Kolbens aus dem Zylinder eine Verschiebung
der Schiene 36 nach links stattfinden muß. Dies führt zur Drehung der Räder 32 im
Sinne des Uhrzeigers, infolge der dadurch herbeigeführten Zugwirkung auf das Seil
39. Diese Bewegung hält an, bis die Arme ig über die wagerechte Stellung
hinausgegangen sind. Der Kolben hat dann das Ende seines Hubs erreicht. Es bewegt
sich nunmehr der Kolben im- Hilfszylinder 24 nach einwärts und verschiebt dadurch
den Kreuzkopf zusammen mit den Rädern 32 in der gleichen Richtung. Die Schienen
bleiben jedoch" in jener Lage stehen, die sie durch die Verschiebung des Kolbens
4angenommen haben. Infolge dieser Tatsache müssen sich also die Räder 32 bei der
durch den Hilfszylinder herbeigeführten Verschiebung wieder drehen, und zwar immer
noch in der gleichen Richtung, bis .infolge dieser Drehung die Kufe die
in
punktierten Linien gezeigte Lage an dem rechten Ende der Maschine angenommen hat.
Bei der Rückbewegung der Kufe zur Schaufellage können nun die Kolben der beiden
Zylinder gleichzeitig die Schiene 36 nach rechts verschieben und den Kreuzkopf nach
links, um so die Kufe wieder in die in P*bb. z in vollen Linien gezeigte Stellung
zu bringen.
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Um diese Bewegung der Kolben in den Haupt- und Hilfszylindern selbsttätig
zu beherrschen, ist die in Abb. 5 dargestellte Ventilanordnung getroffen. Ein Schieberventil
43 bewegt sich im Gehäuse 44 hin und her. Die Ventilstange setzt sich über das Gehäuse
hinaus nach außen fort und hat an den Enden die nach aufwärts abgebogenen Anschläge
45 und 46, die vom Kreuzkopf bei seiner Bewegung angestoßen werden. Druckluft wird
dem Ventil durch die- Röhre 47 zugeführt, während die Auslaßröhren bei 48 und 49
angedeutet sind, und andererseits führen die Röhren 50 und 53 vom gleichen
Ende des Ventils nach entgegengesetzten Enden der beiden Zylinder. In ähnlichcr
Weise führen die Röhren 5r und 52 vom anderen Ende des Ventilgehäuses nach den anderen
entgegengesetzten Enden der Zylinder.
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Bei der in Abb. 5 dargestellten Lage der Teile strömt also die Druckluft
durch die Röhre 50 in den Hilfszylinder 24 ein und verschiebt dessen Kolben
nach einwärts, während durch die Röhre 53 die Druckluft im Hauptzylinder den Kolben
nach auswärts verschiebt. Gleichzeitig entleeren sich die beiden Zylinder von den
entgegengesetzten Enden' durch die Röhren 51 und 52 und die .Röhre 49. Bei der Einwärtsverschiebung
des Kreuzkopfes schlägt letzterer am- Ende gegen den Daumen 46 und verschiebt das
Ventil nach rechts. Dadurch wird die Verbindung der Einlaßröhre 47 mit den Röhren
51: und 52 hergestellt und die Röhren 50 und 53 dienen nun zur Entleerung
der beiden Zylinder durch die Röhre 48. Dadurch verschiebt sich der Kolben des Hilfszylinders
nach links und der des Hauptzylinders nach rechts. Diese Verschiebung wird fortgesetzt,
bis der Kreuzkopf gegen den Daumen 45 schlägt und das Ventil wieder in die in Abb.
5 gezeigte Lage bringt. Es bewegt sich nunmehr nur der Kolben 4i des Hauptzylinders,
da der Widerstand, welchen die Kufe beim Eindringen in das Gut findet, genügend
groß ist, um die Bewegung des Kolbens im Hilfszylinder unmöglich. zu machen. Dieser
Kolben ist bedeutend kleiner als der Kolben des Hauptzylinders. Die Bewegung des
Kolbens im Hilfszylinder findet erst dann statt; wenn die Kufe sich aus dem Haufen
herausbewegt hat.
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Diese Reihenfolge .der Arbeitsvorgänge ist vorteilhaft. Während des
Eindringens der Kufe in den Haufen wird der Kreuzkopf festgehalten, so daß die Eindringtiefe
der Kufe in den Haufen größer ist als bei einer Bewegung, in welcher gleichzeitig
mit dem Füllen der Schaufel ein Rückzug dieser Schaufel aus dem Haufen stattfinden
wird.
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Bei der Rückbewegung der Schaufel arbeiten jedoch die beiden Kolben
gleichzeitig so, daß der Bogen, welchen die Schaufel bei dieser Bewegung .beschreibt,
etwas flacher ist als jener Bogen, den die Schaufel beim Hochgehen beschreibt. Der
Vorteil dieser Veränderung des Pfads der Schaufel ist darin zu sehen, daß bei der
Abwärtsbewegung die Außenfläche oder der Boden der Schaufel nicht etwa auf eine
erhöhte Stelle des Haufens auf triff t und also während des Endes dieser Abwärtsbewegung
nicht über das Gut hinweggezogen wird.
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Die Anordnung des Hauptkolbens und seins Zylinders geht aus Abb. 3
hervor. Der Kolben 4r ist hohl und enthält eine Flüssigkeit 54, die zwischen dem
Boden -des Kolbens und seiner Platte 55 eingeschlossen ist. Diese Platte ist durch
die Stange 56 fest mit dem Zylinderdeckel. verschraubt.. Sie enthält einen Kanal
57 von kleinem Querschnitt, um die Flüssigkeit von einer Seite -auf die andere
durchtreten zu lassen. Es wird dadurch die Bewegung der Schaufel abgedämpft; sonst
würde sich die Schaufel nach dem Verlassen des Haufens mit einem. plötzlichen Ruck
weiterbewegen, andererseits wird dadurch auch der Widerstand, den die Schaufel beim
Eindringen in das Material findet, verringert. Infolge der Anordnung des kleinen
Kanals 57, in, welchen die Flüssigkeit 54 treten muß, wird eine übermäßige Beschleunigung
des Kolbens nach Entfernung des Widerstandes unmöglich gemacht. Der Kolben ist vorzugsweise
zur Hälfte mit Öl gefüllt,. und da dieses Öl leicht flüssig ist, so setzt es der
Arbeitsbewegung der Kufe keinen großen Wiederstand entgegen. Der Stoß, .den der
Kolben 41: bei seiner AnnäUerung des Bodens am Zylinder erfahren würde, wird dadurch
abgeschwächt, daß der Kolbenboden einen Flansch 58 besitzt, der in den Ring 59 am
Zylinderdeckel eintritt.
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Die Kufe und Aufhängung der Kufe ist vorzugsweise die in Abb. z dargestellte.
Die Seitenwand, mit welcher die Kufe in den Haufen selbst eindringt, ist schräggestellt,
und dadurch wird übermäßiger Widerstand gegen die Bewegung der Kufe verhindert.
Wenn sich große Stücke des Gutes rechts von der Vorderkante der Kufe befinden, so
verhindern diese die Bewegung nicht in demselben Grad, in welchem eine solche Beeinflussung
stattfinden würde, wenn die Seitenwand der Kufe wagerecht wäre. Die Höhe der Schaufelkante
über dem Boden kann durch die Zylinder 1o geregelt werden, da diese Zylinder den
ganzen
Wagenkörper verstellen. Infolge dieser Anordnung kann Material eingenommen werden,
das sich entweder zwischen den Schienen an einem tiefer gelegenen Punkt befindet
oder aber zu den Seiten der Schiene an einem höher gelegenen Punkt.
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Die Einfüllung der Kufe wird auch dadurch begünstigt, daß der Körper
selbst in der Wagerechten verschiebbar ist. Diese Verschiebung kann durch die Zylinder
14 erfolgen. Die Kufe 18 kann also in wagerechter Richtung nach vorwärts bewegt
werden, ehe noch der Hauptzylinder 23 oder Hilfszylinder 24 zu arbeiten beginnt.
Ferner kann bei der Rückbewegung der Kufe ebenfalls der Körper durch Verstellung
der Kolben in den Zylindern 14 verschoben werden, um so den Raum zwischen dem Haufen
des Gutes und der Entleerungsstellung zu vergrößern. Eine solche wagerechte Verschiebung
des Körpers würde sich besonders dann empfehlen, wenn der Pfad der Rückbewegung
der Kufe gleichlaufend mit dem Pfad der Vorwärtsbewegung wäre. Das Ventil 43 kann
so abgeändert werden, daß es von Hand aus verstellt wird, falls eine solche Handverstellung
sich notwendig erweisen sollte; eine solche Verstellung von Hand aus empfiehlt sich
in jenen Fällen, in welchen durch Einschicken eines Druckmittels in die Zylinder
14 eine Verschiebung des Wagenkörpers hervorgerufen werden soll. Das Ventil 43 wird
dann erst verstellt, nachdem die Längsverschiebung des Wagenkörpers stattgefunden
hat.
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Infolge der Anordnung der Doppelarme 1g und 2o zur Untcrstützung der
Kufe schwingt diese Kufe während der Aufwärtsbewegung derartig von der in Abb. i
dargestellten Lage, daß der Boden nach abwärts zu liegen kommt und später durch
Weiterschwingung nach links gedreht wird. Erst nachdem die Schwing-Bewegung der
Arme in beträchtlichem Maße stattgefunden hat, wird die ganze Unterstützung der
Kufe nach hinten verschoben und die Kufe weiter umgeschwungen. Die Seilverbindungen
zur Ausschwingung der Räder haben sich im Gebrauch deswegen besonders bewährt, weil
sie sehr einfach sind und durch den unvermeidlichen Staub und Schmutz nicht besonders
beschädigt werden.
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Die in Abb. 2 dargestellte Anordnung der Flachschienen 5 gestattet
eine Verschiebung des ganzen Wagenkörpers in einem Bogen, dessen Mittelpunkt etwas
unter jenem Wagen liegt, in welchen das Gut eingeschaufelt werden soll. Eine derartige
Anordnung ist jener Einrichtung vorzuziehen, in welcher der Mittelpunkt des Bogens
unter dem Karren selbst liegen würde. In letzterem Falle wäre der Radius des Ausschwingbogens
ein viel kürzerer, und es würde die Gefahr bestehen, Saß ein-- Teil des Gutes nicht
etwa in den