Mit welcher Maschine werden Erd-, Boden- und Gesteinsmassen am wirtschaftlichsten über kürzere Distanzen gefördert? Mit Bagger und Lkw oder Muldenkipper? Oder mit einem Radlader? Nein, die Antwort ist nicht unbedingt offensichtlich, mit ihr ließe sich manche Wette gewinnen: Unschlagbar sind und bleiben Kettendozer, besonders bei Förderstrecken unter hundert Meter. Der 104-Tonnen-Riese Cat D11T CD schiebt über 30 Meter Distanz stündlich an die 2 500 Kubikmeter weg, und beim diesel-elektrisch angetriebenen 27-Tonner Cat D7E sind es bei gleicher Distanz immerhin noch rund 600 Kubikmeter pro Stunde.

Kein Kettendozer soll sich hinter dem Schild verstecken, im Gegenteil: Je besser Schildform und –konstruktion dem Einsatz angepasst sind, desto mehr Lob ernten Dozer und Fahrer – denn sowohl Leistungen als auch Produktivität erhöhen sich.

Deshalb bleiben Kettendozer ungeachtet der Konkurrenz durch Bagger und Radlader das Fördermittel für Kurzstrecken schlechthin. Und sie eignen sich natürlich zum Ebnen und Nivellieren, zum Einbauen großer Massen oder auch zum weitflächigen Materialabtrag. Sie bewegen gewaltige Kohlemengen auf Halden, in Kraftwerken oder an Ver- und Entladeplätzen, sie leisten unschätzbare Dienste auf Abfalldeponien, aber auch im Erd-, Tief-, Straßen- und Trassenbau.

Die Planier- und Flächenleistungen, die Schubkräfte und das Fahrtempo moderner Kettendozer sind zudem deutlich höher als bei anderen Planiersystemen, die aus einem Trägergerät und einer vorübergehend am Schnellwechsler montierten Planiereinrichtung bestehen. Das betrifft sowohl Rad- und kompakte Raupenlader mit angebauten Planier- und Nivelliersystemen als auch Raupenlader mit Vorbau- Gradern. Derartige Kombinationen sollten deshalb kleineren Projekten vorbehalten sein.

„Schildbürger“ als Fachleute

Nicht immer sind Schildbürger nur gut für unliebsame Streiche. Manche kennen sich mit Schilden besser als jeder andere aus, aber nicht mit den Brustschilden der alten Rittersleut’, sondern mit Planierschilden für Kettendozer. Denn keineswegs sollte eine solche Maschine stets nur mit „irgendeinem“ beliebigen Schild vor dem Kühler antreten. Vielmehr ist die Wahl des korrekten Schildes bei zahlreichen Einsätzen von großer, oft unterschätzter Bedeutung.

Der Name Caterpillar bedeutet „Raupe“ und meint damit nicht die Maschine, sondern das Krabbeltierchen, denn vom Firmengründer Benjamin Holt wurde 1904 das Raupenlaufwerk zwar nicht erfunden, aber erstmals zur Serienreife gebracht. Ein Fotograf bezeichnete den Prototyp als „Caterpillar“, also als „Raupe“, und prägte damit den späteren Firmennamen. Das Unternehmen wurde mit Raupenschleppern und ab den 40er-Jahren auch mit Planierraupen groß und weltbekannt. Deshalb kann auf einen gewaltigen Erfahrungsschatz mit Planierschilden, Schildformen und –arten bei unzähligen Einsätzen, für jedes denkbare Material, für jeden noch so außergewöhnlichen Einsatz zurückgegriffen werden.

Aufgrund ihrer Erfahrungen wissen Caterpillar und Zeppelin, dass die Ausstattung eines Kettendozers mit dem passenden Schild ausschlaggebend für den Einsatzerfolg und damit auch für Produktivität und Kraftstoffverbrauch ist. Um das Beste aus jedem Dozereinsatz herausholen zu können, entwickelten Ingenieure ein breites Spektrum unterschiedlicher Planierschilde mit ausgeklügelter Schildgeometrie, ob für den kompakten Acht-Tonnen-Kettendozer D4K2, den kleinsten im Produkt-Programm, oder für den mächtigen D11T, der bis zu 8,2 Meter breite Schilde schiebt. Ein solcher Kohleschild für die Haldenbewirtschaftung fasst 75 Kubikmeter und bringt allein 11,5 Tonnen auf die Waage.

Körnung, Frost und Feuchtigkeit

Wie beim D11T mit dem Kohleschild, so sollten Kettendozer und Schild grundsätzlich möglichst gut aufeinander abgestimmt werden. Die wichtigsten Parameter dabei sind die Maschinenleistung und das zu bewegende Material. Abschieben und Planieren lässt sich so gut wie jedes Material, ob Erdreich, zerkleinerter Fels, Schotter, Sand oder Kies, ob Humus, Straßen- oder Bauschutt, ob Kohle, Erz oder Abraum. Eindringen in Felsböden oder verfestigte Böden. Deshalb arbeitet der Kettendozer effizienter und reduziert den Gleiteffekt auf Böden mit hohem Eindringwiderstand, sodass bei jeder Überfahrt größere Materialmengen zu bewältigen sind.

Mit Planierschilden werden unglaubliche Massen bewegt: Der 104-Tonnen-Kettendozer Cat D11T schiebt mit seinem Schild 34 Kubikmeter, also rund 50 bis 70 Tonnen Material, quer durch schwerstes Gelände.

Um Leistung und Produktivität eines Kettendozers verbessern zu können, muss die Struktur des Materials genauer unter die Lupe genommen werden: Je gröber dessen Körnung ist, desto mehr Mühe hat das Schneidmesser des Schildes, in das Material einzudringen. Sehr scharfkantiges Korn widersetzt sich sogar der natürlichen Rollwirkung des Materials vor dem Schild. Es liegt auf der Hand, dass zum Abschieben eines derartigen Materials mehr Motorleistung benötigt wird als zum Bewegen von Material mit abgerundeten Kornformen und wenig Kanten. Neben Korngröße und –form spielen die Hohlräume im Material eine bedeutende Rolle. Hat es nur wenige oder keine, liegen die einzelnen Bestandteile mit dem größten Teil ihrer Oberfläche aneinander an. Auf diese Weise entsteht eine recht feste Verbindung, die beim Abschieben vom Schild aufgebrochen werden muss. Deshalb lässt sich dicht gepacktes, schweres Material ohne Hohlräume meist nicht leicht lösen. Wie so oft, übt auch das Wetter beim Abschieben und Planieren seinen Einfluss aus: Frost und Feuchtigkeit haben beträchtliche Auswirkungen auf die Schubarbeit. Durch fehlende Feuchtigkeit steigt die Haftung zwischen den Bestandteilen im Material an, was das Lösen erschwert. Andererseits erschwert auch sehr viel Feuchtigkeit im Material die Dozerarbeit, da wegen des zusätzlichen Gewichtes zum Schieben mehr Kraft nötig ist. Schlimm und kraftstoffzehrend kann es bei Frost werden. Jetzt nämlich wird die Bindung des Materials umso stärker, je höher sein Feuchtigkeitsgehalt ist und je tiefer die Temperatur sinkt. Auch die Frostdauer ist nicht zu ignorieren: Ist das Material nur wenige Zentimeter an der Oberfläche gefroren oder bis in die Tiefe? Je trockener das Material vor dem Frost ist, desto weniger ändern sich seine Eigenschaften.

Nicht breiter, aber besser

Schafft ein Kettendozer mit einem breiteren Schild mehr als mit einem schmalen? Auch mit dieser Frage ließe sich so manche Wette gewinnen: Nein, es kann sogar sein, dass der Kettendozer mit dem breiten Schild deutlich weniger abschiebt, langsamer arbeitet und die Produktivität erheblich sinkt. Ausschlaggebend dafür ist nämlich das Verhältnis von der Motorleistung des Kettendozers zur Schneidmesserlänge des Planierschildes. Es wird in kW/m angegeben.

Ähnlich verhält es sich mit dem Schubvermögen, das in kW/m. angegeben wird und das Fassungsvermögen des Schildes berücksichtigt (wobei sich der Kubikmeter- Wert auf loses Material bezieht). Zudem wird das Schubvermögen natürlich vom Gewicht und der Motorleistung beziehungsweise des Antriebsstrangs bestimmt. Je größer nun das Schubvermögen ist, desto größer ist auch die Fähigkeit des Schildes, das Material mit höherer Geschwindigkeit abschieben zu können.

Auch die Schneide des Schildes ist eine Betrachtung wert. So bewirken die neuen, patentierten Planiermesser der Performance- Reihe von Caterpillar einen intensiveren Schneidvorgang. Sie erleichtern das Eindringen in Felsböden oder verfestigte Böden. Deshalb arbeitet der Kettendozer effizienter und reduziert den Gleiteffekt auf Böden mit hohem Eindringwiderstand, sodass bei jeder überfahrt größere Materialmengen zu bewältigen sind.

Kleine Schildkunde

S-Schild

Auf die große Vielfalt der für Cat Dozer erhältlichen Planierschilde kann hier aus Platzgründen nur ein Streiflicht geworfen werden. Als vielfältigster gilt der gerade S-Schild, auch mit einstellbarem Kippwinkel, mit dem das Eindringvermögen erhöht wird. Zum Bewegen großer Materialmengen über längere Strecken eignet sich besonders der U-Schild mit um 25 Grad nach vorn gewinkelten Flügeln. Die positiven Eigenschaften beider Schilde vereint der SU-Schild (Semi-U-Schild). Seine kurzen Seitenflügel, die sich nur über die Eckmesser erstrecken, sorgen für eine höhere Kapazität und verbessern das Materialhaltevermögen. Dennoch bleibt dem Schild seine Fähigkeit erhalten, auch in fest gepacktes Material schnell einzudringen. So kann es die verschiedensten Materialarten bewegen und hohe Produktionsleistungen erzielen.

A-Schild

Der A-Schild ist in einem Winkelbereich von 25 Grad nach links und rechts einstellbar und daher auch als Schwenkschild bekannt. Er eignet sich vorwiegend für seitliches Abschieben, Rückverfüllen, Grabenziehen, Vorbereiten von Wegen und ähnliche Arbeiten. Durch das Schwenken muss weniger rangiert werden als mit anderen Schilden.

PAT-Schild

Der sogenannte PAT-Schild oder besser bekannt als der Sechs-Wege-Schild bewältigt dank seiner flexiblen Einsatzmöglichkeiten unterschiedlichste Arbeiten bei der Baustellenvorbereitung, allgemeine Planierarbeiten sowie schwere Einsätze. Der VPAT-Schild, erhältlich für D3K2, D4K2, D5K2, D6K2, D6N und D6T, kann zur besseren Eindringung nach vorne oder für höhere Produktivität und leichteres Feinplanieren nach hinten gekippt werden.

Hier endet der Schildreigen keineswegs: Für seine Kettendozer bietet Caterpillar zudem Material- und Müllverteilschild, Auffüll- U-Schild, U-Schild für schweres Material, Zweiwegschild, Rekultivierungsschild, Holzspan- und Kohleschild, Schubschild mit gefedertem Schubblock oder auch den VR–Schild, dessen Radius von beiden Seiten bis zur Mitte hin variiert. Dadurch wird das Material förmlich zur Mitte des Schilds „gerollt“ und kann so beim Schieben perfekt geführt und gehalten werden.

Der Autor des Beitrags, Heinz-Herbert Cohrs, gilt als renommierter Baufach-Journalist. Seit 1979 widmet sich der studierte Maschinenbauer in Fachbeiträgen der Baumaschinentechnik.

Schilde aus dem Raritätenkabinett

Untrennbar wird der Name Caterpillar rund um den Globus mit Planiermaschinen in Verbindung gebracht. In vielen Ländern ist ein „Cat“ sogar gleichbedeutend mit einem Kettendozer. In ihrer langen Entwicklungsgeschichte wurden die Dozer, gleich welcher Größe, mit einer Vielzahl unterschiedlichster Schilde ausgestattet, darunter auch so manche exotische Rarität.

Verfüllschild.

Dazu gehören Verfüllschilde mit einer Förderschnecke, die von einem separaten, oben auf dem Schild montierten Cat Motor angetrieben wurde. Sechs verschieden große Schilde in Breiten von 2,4 bis 5,5 Metern wurden Ende der 70er-Jahre von der Roscoe Brown Corp. gefertigt. Die Schilde ermöglichten schnelles Zuschütten von Kabel-, Kanal- und Pipelinegräben.

Wing-Dozer (Flügel-Schild).

Ebenso ungewöhnlich war der „Wing- Dozer“ (Flügel-Schild), der 1980 vom Ausrüstungshersteller Ateco präsentiert wurde. Der maximal 3,5 Meter breite Schild für 140 bis 200 PS starke Dozer konnte unter Last hydraulisch zum geraden Schild, Halb-U-Schild, USchild, Schwenkschild, Einseitenpflug oder Schneepflug verstellt werden.

Polymer-Injektion.

Um den Widerstand an der Schneide zu mindern, wurde an der Universität von Mississippi in den 70er-Jahren ein oszillierender Schild entwickelt, bei dem der untere schmale Teil um 2,5 Millimeter hin und her schwang. Am Testdozer Cat D5 wurden dazu eine Hydraulikpumpe am Heck, ein Schwingantrieb am Schild und Gummi- Vibrationsisolatoren zwischen Schild und Hubzylinder montiert. Zur Verringerung der Reibung zwischen Schild und dem davor abrollenden Erdreich wurde sogar mit Polymer- Injektionen experimentiert.

Explosivschild.

Schier unglaublich wirkt Redsod vom Southwest Research Institute. Der „Rapid Excavation Dozer“ hatte 1967 Explosionskammern in der Schildschneide, in denen ein Kraftstoff-Luft- Gemisch verbrannt wurde. Nach der Verbrennung strömten die Gase unter Hochdruck durch Ventile gegen den Boden, sodass der Schild etwas vorrücken konnte. Durch die rasche Folge der Explosionen wurde die benötigte Schubkraft am Schild verringert, um tiefere Schnitte zu ermöglichen.

Big Dude.

Viele Jahre, bevor mit den großen Kettendozern wie Cat D10 oder D11 sehr große Massen bewegt werden konnten, wurden andere Lösungen gesucht. So entstand 1970 „Big Dude“, ein zwölf Meter breiter Schild, der im 40-Grad-Winkel von einem Cat D9G geschoben wurde. Weil der Schild zehn Tonnen wog, befand sich am Heck ein Kontergewicht. Um genügend Schubkraft zur Verfügung zu haben, war ein weiterer D9G über ein acht Meter langes Seil mit der vorderen Ecke des Schildes verbunden und fungierte so als Zugmaschine. Auf diese Weise wurden unter günstigen Bedingungen stündlich bis zu 7 500 Kubikmeter bewegt.

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