Der Hydraulikbagger in der Direktgewinnung

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1 Der Hydraulikbagger in der Direktgewinnung Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten durch Anbau von Hydraulikhammer mit automatisch lösbaren Schnellkupplungen Roland Walbert Liebherr-Hydraulikbagger GmbH, Kirchdorf/Iller Seit über 30 Jahren werden Hydraulikbagger in der Direktgewinnung eingesetzt. Die Auswahl der wirtschaftlichen Gerätegröße und Ausrüstung erfolgt nach den Kriterien Materialstruktur bzw. Lösbarkeit anstehenden Gesteins, möglicher Abbauzuschnitt und erforderliche Gewinnungsleistung. Der sonst durch das Sprengmittel aufgebrachte Energieaufwand zum Lösen des Materials wird beim Direktabbau auf den Hydraulikbagger übertragen, was bei der Auswahl der geeigneten Baggergröße zu beachten und in der Praxis oft unterschätzt wird. Der Löseprozess benötigt Zeit, die im Einklang mit der geforderten Produktionsleistung stehen muß. Die Direktgewinnung mit Hydraulikbagger wurde in früheren Jahren hauptsächlich in größeren Betrieben praktiziert. Zunehmend interessierten sich jedoch auch Unternehmen mit geringeren Produktionsleistungen für diese Abbautechnik, dementsprechend waren der einsetzbaren Baggergröße wirtschaftliche Grenzen gesetzt. Durch Erweiterung der Ausrüstungsmöglichkeiten konnten diese Anforderungen aber realisiert werden. 1 Technische Entwicklung Ab Ende der 60er- / Anfang der 70er-Jahre entwickelte sich die Direktgewinnung mit Hydraulikbagger vorwiegend in der Zementindustrie und in größeren Schotterwerken. Zum Einsatz kommen überwiegend Hydraulikbagger mit 120 bis 240 t Dienstgewicht und mit Tieflöffel oder Klappschaufel. In einigen Betrieben konnte Liebherr über mehrere Baggergenerationen und bis Heute Einsatzerfahrung mit bis zu Betriebsstunden sammeln. Bild1: Liebherr R 994 mit Tieflöffel, Dienstge- Bild 2: Liebherr R 992 mit Klappschaufel, wicht ca. 240 t Dienstgewicht ca. 140 t 1

2 Bei direkt angebauten Grabgefäßen ist die Auswahl der wirtschaftlichen Gerätegröße sehr stark an die spezifischen Kräfte (Vorschub- oder Losbrechkraft je m Schnittbreite) des Grabgefäßes gebunden. Im Regelfall wird daher auch ein entsprechendes (kleineres) Grabgefäß ausgewählt. Bei dem Einsatzfall in einem Zementwerk in Lothringen (Bild 1) werden je ein R 994 mit Klappschaufel und Tieflöffel eingesetzt. Das Klappschaufelgerät läuft in der oberen Sohle mit dünnbankigen Schichten (große Abbauhöhe), das Tieflöffelgerät in der unteren Sohle mit dickbankigen Schichten (geringere Abbauhöhe). In einem Schotterwerk im Schwarzwald (Bilder 3 und 4) ist der Einsatz der Klappschaufel zur Qualitätssteuerung (große Abbauhöhe in einem Schnitt) und wegen der schweren Lösearbeit (Sichtverhältnisse für den Fahrer bei geneigten Schichten) erforderlich. Bild 3: Muschelkalk, überwiegend dickbankig mit stark wechselnden Schichtverlauf Bild 4: Liebherr R 994 mit Klappschaufel, Dienstgewicht ca. 240 t Einsatz in einem Schotterwerk Mitte der 90er-Jahre wurde von Liebherr das bestehende Programm der hydraulisch betätigten Schnellwechsler für Standardgeräte nach oben bis zur Baggergröße Liebherr R 984 erweitert. Somit waren auch Baggergrößen von 60 bis 125 t mit Tieflöffel und Aufreißzahn in der Direktgewinnung wirtschaftlich eingesetzbar. Bild 5: Schnellwechsler und Reißzahn Über den Schnellwechsler und Reißzahn können hohe spezifische Reiß- und Losbrechkräfte realisiert werden. Entscheidend ist auch, daß der Wechselvorgang einfach und schnell möglich ist und damit 2

3 vom Baggerfahrer angenommen wird. Liebherr verwendet ein Schnellwechselsystem mit formschlüssiger Verbindung. Vorteile sind die kurze Bauhöhe und die gleich breite Lagerbasis vorne und hinten. Die Verriegelung wird mittels Sensor überwacht und dem Fahrer optisch und akustisch angezeigt (Warnfunktion). Liebherr-Hydraulikbagger der Gewichtsklassen 60 bis 125 t und mit hydr. Schnellwechsler, Tieflöffel und Aufreißzahn sind in der Zementindustrie, in der Schotter- und Kiesgewinnung (z. B. verfestigter Moränenkies) und im Gipsabbau im Einsatz. Die Einsatzerfahrung bei einzelnen Kunden liegt bei bis zu Betriebsstunden. Bild 6: Einsatz beim Kunden In dem Schotterwerk im Raum Bodensee (Bilder 7 und 8) wurde bis 1994 ein Liebherr R 991 mit 165 t Dienstgewicht und direkt angebautem Löffel eingesetzt wurde gemeinsam mit dem Kunden das Abbauverfahren mit Schnellwechslerbetrieb geplant und der erste Schnellwechler für ein Gerät über 100 t entwickelt und zum Einsatz gebracht. Bild 7: Jurakalk, bankig gelagert, Schicht- Bild 8: Liebherr R 984 C mit hydr. Schnellwechs- stärke bis 80 cm, Produktion von ler, Tieflöffel und Aufreißzahn, Dienstge- Schotter und Wasserbausteinen wicht ca. 125 t 3

4 2 LIKUFIX - Schnellkupplungen Eine weitere Neuentwicklung von Liebherr ist das automatische Kupplungssystem LIKUFIX, das auch nachträglich an den Liebherr-Schnellwechsler für den Einsatz von hydraulischen Werkzeugen angebaut werden kann. Ursprünglich für den Einsatz im Kanalbau, im Abbruch und im Umschlag geplant, bietet sich dieses System auch zum Einsatz in der Direktgewinnung mit Tieflöffel, Reißzahn und Hydraulikhammer an oder für den Einsatz an einem Hilfs- oder Nebengerät. Für kleinere Betriebe (z. B. Produktions-leistungen um t/jahr) oder für Nebenbereiche in größeren Betrieben ist die Verwendung von Geräten der t -Klassen nicht wirtschaftlich. Beim Einsatz von Baggergrößen unter t werden aber u. U. auch mit dem Reißzahn Grenzen erreicht. Dieses Anforderungsprofil führte dann zu der Überlegung, den Hydraulikhammer mit einem entsprechenden Kupplungssystem zu verwenden. Auch für Nebengeräte (z. B. bei Brecherstörungen, Knäpperzerkleinerung, Tieflöffel, etc.) ist dieses Kupplungssystem eine interessante Lösung. Der Prototyp von LIKUFIX wurde auf der BAUMA 2001 vorgestellt und nach umfangreichen Tests ab Mitte 2002 an Kunden im Kanalbau und im Abbruch für Liebherr-Baggergrößen bis 30 t Dienstgewicht ausgeliefert. Im September 2003 wurde LIKUFIX bis zur Baggergröße von 40 t erweitert, ab Anfang 2004 ist die Ausweitung bis zur Baggergröße 50 t geplant. Bei Bedarf ist dieses Kupplungssystem auch für noch größere Gerätetypen vorgesehen. Bild 9: Ausrüstung anfahren Bild 10: in die Ausrüstung einkuppeln Bild 11: mechanisch und hydraulisch mit der Ausrüstung verbunden Zwei wesentliche Vorgänge für ein robustes und betriebssicheres Kupplungssystem wurden gelöst und auch patentiert. Beim Ankoppeln der beiden Kupplungsplatten ist eine bogenförmige Bewegung in eine lineare Bewegung umzuwandeln (Bolzen-Büchse und federnde Lagerung der unteren Platte). Die hydraulischen Reaktionskräfte zwischen den Kupplungsteilen (Hydraulikzylinder an der unteren Platte, die mit den Druckleitungen verbunden sind) sind zu eliminieren. Gleichzeitig erfolgt durch diese bewegliche Lagerung auch ein Spiel- und Kräfteausgleich, externe Einflüsse werden ferngehalten. Am Schnellwechsler befindet sich eine fest montierte Platte, in der bis zu 3 Hochdruck- und 2 Niederdruckkupplungen incl. Leitungen fixiert sind. An der Lagerstelle vom Arbeitswerkzeug befindet sich 4

5 das Gegenstück. Es ist federnd gelagert und hält somit die Kupplung frei von externen Kräften (z. B. mechanisches Spiel zwischen Schnellwechsler und Arbeitswerkzeug). Der Kupplungsvorgang erfolgt automatisch beim Einklinken des Schnellwechslers in die Lagerstelle des Arbeitswerkzeuges. Bild 12: LIKUFIX-Kupplungsplatte am Schnellwechsler (starr), Führungsbüchsen und Kupplungen Bild 13: LIKUFIX-Kupplungsplatte am Arbeitswerkzeug (beweglich), Führungsbolzen, Federn, Hydraulikzylinder und Kupplungen Alle beweglichen Einzelteile am LIKUFIX-Kupplungssystem sind so angebracht, daß sie auch vom Kunden gewartet (z. B. Wechseln von Dichtungen) oder bei Beschädigung ausgetauscht (z. B. sitzen die Kupplungsstücke in Aussparungen der Platte und sind über Flansche fixiert) werden können. Wird ein Arbeitswerkzeug ohne hydraulische Betätigung (z. B. Löffel) verwendet, so wird an diesem Werkzeug zum Schutz der oberen Kupplung eine Schutzplatte angebracht. Vorteile von LIKUFIX Schneller Wechsel aller Ausrüstungen vom Fahrerstand aus Sichere und leckölfreie hydraulische Verbindung Erhebliche Zeitersparnis gegenüber manuellen Lösungen Gezielter Einsatz der jeweiligen Ausrüstung (Lebensdauer) Durch hydromechanischem Ausgleichssystem dichte Verbindung Nachrüstung auf vorhandene Liebherr-Schnellwechsler möglich Niedrige Wartungs- und Betriebskosten Bild 14: Einsatz des LIKUFIX-Kupplungssystems In Einsätzen, wo z. B. mit Geräten der t-klasse und mit Schnellwechsler, Tieflöffel und Aufreißzahn ein überwiegender wirtschaftlicher Einsatz möglich ist, kann der Einsatz eines Hydraulik- 5

6 Hammers eine interessante Lösung für den Abbau einzelner dickerer Schichten sein. Sollte für diese Aufgabe ein Hilfsgerät die bessere Lösung sein, so sind auch hier Rationalisierungseffekte durch den Anbau mehrerer Ausrüstungen möglich (z. B. Knäpperzerkleinerung, Brecherstörung durch verklemmten Knäpper, Steinverladung mit Greifer, Nebenarbeiten mit Tieflöffel, etc.). Bild 15: Das LIKUFIX-Kupplungssystem am Liebherr-Schnellwechler ermöglicht einen schnellen Anbau aller hydraulischen Arbeitswerkzeuge und normalen Grabgefäße. Für die Ablage und den Transport stehen entsprechende Abdeckungen für beide Kupplungsflächen zur Verfügung. Bild 16: LIKUFIX-Systemgrößen 6

7 Quellen Der vorliegende Beitrag wurde auf der Tagung "Sprengstofflose Feststeingewinnung im Tagebau und Bauwesen" am an der TU Freiberg gehalten. Weitere Beiträge sind der Schriftenreihe der GDMB Gesellschaft für Bergbau, Metallurgie, Rohstoff- und Umwelttechnik Heft 98, GDMB Medienverlag Clausthal-Zellerfeld 2003 zu entnehmen. Bilder: Liebherr-Hydraulikbagger GmbH Autor Roland Walbert Verkaufsleiter Großgeräte Liebherr-Hydraulikbagger GmbH Liebherr-Str. 12, D Kirchdorf/Iller Tel.: +49 (0) 7354/ Fax: +49 (0) 7354/ Internet: 7