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Hydraulisch betätigtes Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein
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Stärke, so dass bei dickwandigem Gestein Bohrlöcher mit grösserem Durchmesser vorgesehen werden müssten. Hiedurch wird in nachteiliger Weise die Bohrarbeit vermehrt. Ausserdem wird es schwieriger,
Gesteinsbrocken über ihre gesamte Höhe zu spalten.
Ferner ist ein Gerät bekannt, bei welchem auf einer Führungsspange hintereinander mehrere nicht kraftschlüssig miteinander verbundene Keile angeordnet sind, die jeweils auf einzelne, gleichfalls in Axialrichtung hintereinander angeordnete Druckstücke einwirken. Auch mit diesem Gerät lässt sich der Bohrdurchmesser tiefer Löcher in angemessenen Grenzen halten, doch ist die Anordnung kompliziert und deswegen der Erfolg trotz hohem Aufwand wegen des komplizierten Aufbaues des Gerätes fragwürdig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes Gerät zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Geräte vermeidet.
Die Erfindung bezieht sich demnach auf ein Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein mit einem Zylinderblock, in dem ein hochdruckhydraulisch betätigbarer Kolben längsbeweglich angeordnet ist, der über einen einstückigen Gleitkeil auf in Bohrlöcher einsetzbare, beschränkt auseinanderschiebbare, einstückige Einsatzstücke einwirkt, welche eine der Neigung des Gleitkeiles entsprechende konische Schrägung aufweisen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkeil in entsprechender Weise die Einsatzstücke Gleitflächen unterschiedlicher Neigung aufweisen.
So kann z. B. das vordere Ende des Gleitkeiles konisch spitz auslaufen, während sein hinteres, der Kolbenstange benachbartes Ende parallel zueinander verlaufende Gleitflächen besitzt.
Auch ist es möglich, den Gleitkeil an seinem vorderen Ende konisch spitz auslaufen zu lassen, ihn in seinem mittleren Abschnitt mit parallel zueinander verlaufenden und im hinteren Abschnitt mit wieder von der Mitte zum Ende auseinanderlaufenden Gleitflächen auszurüsten. Bei einer derartigen Anordnung werden in Abhängigkeit des Arbeitshubes unterschiedlich grosse Kräfte ausgeübt, die ausserdem in verschiedenen Höhen des Bohrloches zur Wirkung kommen. Hiedurch ist es möglich, den Gleitkeil auch bei kleinen Bohrlochdurchmessern tief in das Gestein einzutreiben.
Bei stärkeren Gleitkeilen kann auch der mittlere Abschnitt mit konisch zum unteren Abschnitt auslaufenden Gleitflächen derart versehen sein, dass zwischen dem unteren und dem mittleren Abschnitt eine Verjüngung entsteht. Der hintere Abschnitt ist hiebei vorzugsweise mit parallel zueinander verlaufenden Gleitflächen versehen.
Während der Gleitkeil bei den bisher bekannten und vorgeschlagenen Geräten ausschliesslich während des Vorschubes Arbeit leistete, kann dieser nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung als Zugkeil ausgebildet sein, so dass er nur bei seiner Rückzugsbewegung Arbeit leistet. Da der Keil in diesem Falle nicht auf Biegung und Knickung beansprucht ist, kann er stärker als ein Druckkeil belastet
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Abschnitt des Gleitkeiles konisch auseinanderlaufende Gleitflächen und der mittlere Abschnitt parallel zueinander verlaufende Gleitflächen besitzen.
Ebenso ist es möglich, sowohl den vorderen als auch den mittleren Abschnitt des Gleitkeiles mit konisch auseinanderlaufenden Gleitflächen in der Weise zu versehen, dass zwischen dem vorderen und mittleren Abschnitt eine Verjüngung entsteht, wobei wieder der hintere Abschnitt vorzugsweise parallel zueinander verlaufende Gleitflächen besitzt.
Die Gleitflächen der Einsatzstücke sind hiebei dem Gleitflächenverlauf der Keile anzupassen. Es hat sich aus Festigkeitsgründen als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Einsatzstücke zunächst aus Rohlingen mit geradlinig verlaufenden Gleitflächen hergestellt werden, welche zur Erzeugung der konisch verlaufenden Gleitflächen an der Übergangsstelle vorzugsweise unter Erwärmen abgebogen werden. Hiedurch wird der Faserverlauf der Einsatzstücke nicht unterbrochen. Im Ruhezustand liegen die Einsatzstücke am Gleitkeil an, so dass der derart gebildete Einsatz in kleine Bohrlöcher eingeführt werden kann. Werden die Druckstücke nunmehr unter der Wirkung der Hydraulik vorgeschoben, legen sich die Einsatzstücke mit ihren Aussenflächen einerseits an die Bohrlochwandung und ihren Gleitflächen anderseits an den Gleitkeil an, wobei sie federnd auseinandergespreizt werden.
Ihre Elastizität ist so gross, dass zwischen den Gleitflächen kein übermässig grosser Spalt entsteht und in diesen kein schädlicher Gesteinsstaub u. dgl. eindringen kann. Wird der Gleitkeil wieder zurückgezogen, federn die Einsatzstücke dank ihrer Elastizität an ihre Ausgangslage zurück.
Auch bei diesem Gerät ist es besonders zweckmässig, wenn die Einsatzstücke im Bereich der Keile und vor allem im Bereich der maximalen Flächendrücke ballige Verstärkungen aufweisen. Vorzugsweise sind die Gleitflächen des Gleitkeiles selbst in diesem Bereich mit Hartmetallauflagen ausgerüstet.
Zur Verminderung der im oberen Teil des Gleitkeiles auftretenden Biegespannung kann ferner das Ende des Gleitkeiles mit flachen, vorzugsweise ringförmigen Ausnehmungen versehen sein. Diese
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Ausnehmungen erhöhen die Elastizität des relativ starken Keiles in diesem Bereich, wodurch Gewalt- und Dauerbrüche weitgehend verhindert werden.
Eine ähnliche Wirkung wird erzielt, wenn der Gleitkeil an seinem unteren schmaleren Ende, vorzugsweise etwa über ein Viertel seiner Gesamtlänge, härter ausgebildet ist als im übrigen Teil.
Als Zusatz für das erfindungsgemässe Gerät werden schliesslich zwei halbrunde Beilagen vorgeschlagen, die in das Bohrloch einzusetzen sind. Sie weisen einen sich konisch nach unten verjüngenden Spalt mit kreisförmigem Querschnitt auf, in welchen die auf ihrer Aussenfläche abgerundeten Einsatzstücke des Spaltgerätes eingeführt werden können und liegen mit abgewinkelten
Lappen ihrer oberen Enden bestimmungsgemäss auf dem Bohrlochrand auf. Nachdem die Beilagen in ein Bohrloch eingesetzt sind, kann ein Gerät mit seinen Einsatzstücken in den Spalt eingeführt und der hydraulische Vorschub des Kolbens betätigt werden, so dass der Gleitkeil über die Einsatzstücke und die in das Bohrloch eingesetzten Beilagen das Gestein auseinandertreibt.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen Fig. 1, 3, 5, 7 und 9 Axialschnitte erfindungsgemässer Einsätze mit Gleitkeil und Einsatzstücken in fünf verschiedenen Ausführungsformen und Fig. 2, 4, 6, 8 und 10 Radialschnitte längs der Linie M-N in den vorgenannten Figuren.
Mit den nachstehend erläuterten Fig. 1 bis 10 sind fünf verschiedene Keil-und Einsatzstückformen dargestellt, welche vorzugsweise für hydraulische Sprenggeräte mit einem Keil geeignet sind. Selbstverständlich sind sie bei entsprechender Dimensionierung auch bei Geräten mit mehreren Keilen anwendbar.
Diesen fünf Ausführungsformen liegt der gemeinsame Erfindungsgedanke zugrunde, sowohl die Keile als auch die Einsatzstücke mit verschiedenen Gleitflächen unterschiedlicher Neigung zu versehen.
Hiebei sind die Gleitflächen stets derart ausgebildet und angeordnet, dass der Querschnitt des Gleitkeiles im Bereich seines Kopfes geringer ist, als er es bei Gleitflächen mit kontinuierlich zunehmendem Querschnitt wäre.
So weist der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Gleitkeil --22-- einen unteren Abschnitt - -22c-- mit konisch spitz auslaufenden Gleitflächen, einen mittleren Abschnitt --22b-- mit parallel zueinander verlaufenden Gleitflächen und einen oberen Abschnitt --22a-- mit von der Mitte zum Ende konisch auseinanderlaufenden Gleitflächen auf.
Die Einsatzstücke --23 und 24-besitzen im oberen Bereich --23a und 24a-parallel zueinander verlaufende Gleitflächen, im unteren Bereich --23b und 24b-dagegen zusammenlaufende Gleitflächen. Sie sind derart geformt, dass sie sich dem Keil in eingezogenem Zustand eng anpassen. Es wurde bereits eingangs erläutert, dass sie aus Rohlingen mit geradlinig verlaufenden Gleitflächen hergestellt sind, die erst durch Warmverformung dem dargestellten Keilverlauf angepasst werden.
Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen die einfachste Ausführungsform eines Einsatzes dieser Art.
Während die Einsatzstücke-23', 24'-- den in den Fig. 1 und 2 dargestellten entsprechen, weist der
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Die Form des Gleitkeiles --26-- nach den Fig. 7 und 8 stellt eine weitere Abwandlung dieses Erfindungsgedankens dar. An seinen unteren Abschnitt --26d-- mit konisch spitz auslaufenden Gleitflächen schliesst sich ein mittlerer Abschnitt --26b-- mit gleichfalls konisch zusammenlaufenden Gleitflächen an, wobei jedoch an der übergangsstelle eine Einschnürung-26c-vorgesehen ist.
Durch diese Massnahme überschreitet die Stärke des Gleitkeiles im oberen Bereich trotz seiner Länge nicht ein vom Bohrlochdurchmesser bestimmtes Maximalmass. Der obere Schaft --26a-- des
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Ausgangsposition eng anpassen.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform der Gleitkeile-22, 25, 26-- nach den Fig. 1 bis 4 und 7, 8, handelt es sich bei den aus den Fig. 5, 6 und 9, 10 hervorgehenden Gleitkeilen um Zugkeile, d. h. um Keile, welche bei der Rückzugsbewegung Arbeit leisten. Entsprechend dieser Funktion ist der Gleitkeil - bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 an seinem unteren Ende-29b-mit konisch auseinanderlaufenden Gleitflächen ausgestattet. Diesen Gleitflächen schliessen sich wieder die parallel zueinander verlaufenden Gleitflächen des oberen Abschnittes --29a-- an. Die Gleitflächen der Einsatzstücke--30, 31-- sind entsprechend ausgebildet.
Damit stellt das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 eine äquivalente Abwandlung der Anordnung nach Fig. 3 und 4 dar.
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Das Äquivalent zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt.
Der Zugkeil--32-besitzt zwei nacheinander angeordnete Abschnitte-32b und 32d-mit zum Ende hin konisch auseinanderlaufenden Gleitflächen, wobei an der Übergangsstelle wieder eine Verjüngung --32c-- entsteht. Auch bei dieser Ausführungsform weist der obere Schaft --32a-- parallel zueinander verlaufende Gleitflächen auf. Die Gleitflächen der Binsatzstücke-33, 34- sind gleichermassen dem Verlauf des Keiles --32-- angepasst.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein mit einem Zylinderblock, in dem ein hochdruckhydraulisch betätigbarer Kolben längsbeweglich angeordnet ist, der über einen einstückigen Gleitkeil auf in Bohrlöcher einsetzbare, beschränkt auseinanderschiebbare, einstückige Einsatzstücke einwirkt, welche eine der Neigung des Gleitkeiles entsprechende konische Schrägung aufweisen,
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