CH657087A5 - Hydraulisches spaltgeraet. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spaltgerät für spröd-harte Materialien, einer gesteuert mit einem Druckmedium beaufschlagbaren hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit, an deren Kolbenstange eine Keillanze angeordnet ist, die zwischen zwei in Kolbenhubrichtung unverschiebbar, rechtwinklig hierzu jedoch verschiebbar mit dem Zylindergehäuse verbundene, langgestreckte Keilbacken mit zur Keillanze komplementär keilförmigen Druckflächen eingreift und die Keilbacken in Abhängigkeit vom Hub des Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheit mehr oder weniger radial auseinanderdrängt.

Derartige Spaltgeräte zum Zerlegen von Gestein, beispielsweise den beim Abbau von Gestein in Steinbrüchen anfallenden grossformatigen Steinblöcken, sind bekannt (DE-AS 1 249 194). Beim Einsatz der Geräte wird dabei so verfahren, dass in die Steinblöcke zunächst mit Bohrhämmern Bohrlöcher mit einem Durchmesser eingebohrt werden, der gerade so gewählt ist, dass die langgestreckten Keilbacken bei hydraulisch zurückgezogener Keillanze eingeführt werden können. Wenn die Keilbacken des Geräts in diese Bohrlöcher eingeführt und die Keillanze dann durch hydraulische Beaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheit vorgeschoben wird, werden die Keilbacken auseinandergedrängt und sprengen durch den dabei auf die Bohrungswandung ausgeübten Druck den Steinblock. Diese Spaltgeräte haben sich auf dem für sie bestimmten Einsatzgebiet durchaus bewährt. Sie sind aber relativ schwer und sperrig und insbesondere hat die als mit dem Gehäuse der Kolben-Zylinder-Einheit ver-schraubter Topf ausgebildete Keilbacken-Halterung einen grossen Durchmesser, so dass die bekannten Geräte bei beengten Platzverhältnissen, z.B. wenn der stehengebliebene Kern einer Kernlochbohrung grösseren Durchmessers und grösserer Tiefe ausgebrochen werden soll, nicht eingesetzt werden können. Ausserdem erfordert die in bestimmten Anwendungsfällen erforderliche Umrüstung der bekannten Geräte auf Keilbacken anderer Abmessungen, z.B. mit grösserem Durchmesser, relativ aufwendige Manipulationen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Spaltgerät der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, bei dem Halterung der Keilbacken an der Kolben-Zylinder-Einheit erheblich geringeren Raum beansprucht und das Auswechseln von Keilbacken wesentlich einfacher und schneller durchgeführt werden kann.

Ausgehend von einem Spaltgerät der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass am keillanzenaustrittsseitigen Ende des Zylindergehäuses eine von der Keillanze durchsetzte zangenartige Backenhalterung mit einer quer zur Keillanzenvorschubrichtung verlaufenden durchgehenden seitlich offenen Backenaufnahme mit verengter Mündung angesetzt ist, in welche von gegenüberliegenden Seiten aus am zylinderseitigen Ende vorgesehene prismatische Befestigungsköpfe der Keilbacken eingesetzt und querverschieblich gehalten sind. Bei dem so ausgebildeten Spaltgerät ist die Montage und Demontage der Keilbacken sehr schnell durch Einschieben in die bzw. Entnahme aus der durchgehenden und daher seitlich offenen Backenaufnahme möglich und die erfindungsgemäss vorgesehene zangenartige Backenhalterung hat vergleichsweise geringe Abmessungen, was dem Einsatz des Geräts unter räumlich beengten Bedingungen entgegenkommt.

Die Backenaufnahme durchsetzt vorzugsweise einen am Ende eines im Zylindergehäuse befestigten rohrförmigen

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Schafts vorgesehenen Backenhalterungskopf in Querrichtung und hat — mit Blickrichtung auf die Flachseiten des Backenhalterungskopfs — etwa T-Form, wobei der horizontale Querschenkel des T die Aufnahme für die Befestigungsköpfe der Keilbacken bildet, während die Keillanze und die an ihr anliegenden Keilbacken durch die vom senkrechten T-Schenkel gebildete verengte Mündung hindurchtreten.

Die Keilbacken sind zweckmässig durch einen von ihrem freien Ende aus bis zur Backenhalterung aufgeschobenen, elastisch aufweitbaren Ring in Anlage an der Keillanze gehalten, d.h. gegen ungewolltes Austreten aus der Backenaufnahme gesichert. Ein solcher z.B. aus Gummi oder elastome-rem Kunststoff bestehender Ring ist beim Austausch der Keilbacken nicht nur einfach und schnell abnehm- und wieder aufschiebbar, sondern er übernimmt auch gleichzeitig die Funktion von die Keilbacken an der Keillanze in Anlage haltenden Andruck- bzw. Rückstellfedern. Schliesslich wirkt er auch noch als federnder Tiefenanschlag in einer Bohrung.

Die Keilbacken können — in Anpassung an die Vorbohrungen — so ausgebildet sein, dass sie sich in ihrem von der Backenhalterung vorstehenden Bereich bei ganz zurückgezogener Keillanze zu einem zumindest abschnittsweise zylindrischen, entlang der axialen Längsmittelebene geteilten langgestreckten Schaft mit kreisförmig begrenztem Querschnitt ergänzen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der von den Keilbacken gebildete Schaft im Bereich seines freien Endes über einen Teil der Schaftlänge konisch verjüngt ausgebildet. Damit wird nicht nur das Einführen der Keilbacken in die Vorbohrung erleichtert, sondern der vordere konische Teil, der sich beispielsweise über etwa '/3 der gesamten Schaftlänge erstrecken möge, überträgt erst bei zunehmendem Kolbenhub, d.h. Eindrücken der Keillanze zwischen die Keilbacken bzw. dem Eindrücken der Backen in die Wandung des umgebenden Materials einen zunehmenden Lastanteil.

Es empfiehlt sich, auch den Backenhalterungskopf an wenigstens einer seiner Flachseiten mit der Konizität des freien Endes des von den Keilbacken gebildeten Schafts im wesentlichen entsprechend geneigten Anschrägungen zu versehen. Insbesondere bei dem oben erwähnten Anwendungsfall des Ausbrechens von Bohrkernen von Kernlochbohrungen ist diese Ausgestaltung zweckmässig, weil die Keilbak-ken bei diesem Anwendungsfall ja nicht in eine mittig in den auszubrechenden Kern gebohrte Bohrung eingeführt und der Kern gesprengt, sondern so verfahren wird, dass das zum Einsetzen der Keilbacken vorzusehende Hilfsbohrloch mit relativ geringem Durchmesser mit einer Elektro-Schlag-bohrmaschine am Rand der Kernlochbohrung möglichst nahe der Bohrungswand vorgesehen wird. Die Konizität der Keilbacken und die entsprechenden Anschrägungen des Backenhalterungskopfs ermöglichen es nun, bei etwas schrägem Einführen des Spaltgeräts in eine Kemlochbohrung die Keilbacken in eine Hilfsbohrung unmittelbar im Wandbereich der Kernlochbohrung einzuführen.

Um sicherzustellen, dass die Keillanze an ihrem vorderen, infolge der Keilform relativ dünnen Ende während des Spaltvorgangs nicht beschädigt wird, ist sie vorzugsweise in komplementär keilförmigen Nuten in den Keilbacken angeordnet, wodurch sie mittig zwischen den Keilbacken geführt wird, und ausserdem sind die Keilbacken bezogen auf die ganz zurückgezogene Stellung der Keillanze um mindestens das Mass des maximalen Kolbenhubs der Kolben-Zylinder-Einheit länger als die Keillanze bemessen. Damit ist also sichergestellt, dass in keinem Fall, d.h. auch nicht bei maximalem Kolbenhub, das vordere dünne Keilende zwischen den vorderen Enden der Keilbacken vortritt und bei Auffahren auf dem Lochgrund beschädigt werden kann. Die Vorbohrungen brauchen also nur exakt auf das Mass der Länge

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der Keilbacken eingearbeitet werden, weil eine zusätzliche Bohrtiefe als vorsorglicher Schutz zur Vermeidung von Beschädigungen der Keillanze nicht erforderlich ist.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Keillanze mit der Kolbenstange zu einem integralen Bauteil vereinigt, wodurch eine möglicherweise stö-rungsanfallige Kupplung entfällt. Ausserdem wird grössere Starrheit und Robustheit bei den angestrebten möglichst geringen Abmessungen erhalten. Trotzdem ist die Lanze erforderlichenfalls in der Werkstatt leicht auswechselbar.

Um das erfindungsgemässe Gerät trotz der relativ geringen Spaltwege der Keilbacken auch für grössere Spalt-Erweiterungen in mehreren Stufen verwenden zu können, empfiehlt es sich, dem Spaltgerät wenigstens ein Wechsel-Keilbackenpaar mit gegenüber den Aussenabmessungen des Normal-Keilbackenpaars vergrösserten Aussenabmessungen zuzuordnen, welche infolge der speziellen Ausgestaltung der Backenhalterung im Bedarfsfall ja sehr schnell gegen das Normal-Keilbackenpaar austauschbar ist. Zweckmässig werden mehrere Wechsel-Keilbackenpaare in zunehmenden Übermass-Grössen zur Verfügung gestellt.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemässen Spaltgeräts und

Fig. 2 eine Schnittansicht, gesehen in Richtung der Pfeile 2—2 in Fig. 1.

Das in den Zeichnungsfiguren gezeigte, in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete erfindungsgemässe hydraulische Spaltgerät weist eine doppelt-wirkende hydraulische Kol-ben-Zylinder-Einheit 12 auf, in deren einseitig geschlossenem Zylindergehäuse 14 ein Kolben 16 angeordnet ist, der über am Zylinder vorgesehene Anschlussarmaturen 18,20 und Hydraulikschläuche 22,24 von einer äusseren — nicht gezeigten — Druckmittelquelle, z.B. einer Hydraulikpumpe, mit Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei die Steuerung der Beaufschlagung der vom Kolben im Zylindergehäuse gebildeten Arbeitsräume 26,28 über ein — ebenfalls nicht gezeigtes — Steuerventil erfolgt. Am geschlossenen Ende des Zylindergehäuses 14 ist ein die Handhabung des Geräts 10 erleichternder Griffbügel 30 angeordnet. In das offene Ende des Zylindergehäuses 14 ist ein mit einer mittigen Durchgangsöffnung 31 versehener Zylinderdeckel 32 abgedichtet eingesetzt, der von der an einem Ende in den Kolben 16 eingeschraubten Kolbenstange 34 längsverschieblich durchsetzt wird. Ein in einer Ringnut 37 in der von der Kolbenstange durchsetzten Durchgangsöffnung 31 vorgesehener, auf der Kolbenstange abdichtender Dichtring 36 verhindert den Austritt von Druckmedium aus dem Arbeitsraum 28 entlang der Kolbenstange, während das Eindringen von an der Kolbenstange haftenden Verunreinigungen in den Arbeitsraum 28 durch einen äusseren Abstreifring 38 vermieden wird. Insoweit entspricht die Kolben-Zylinder-Einheit 12 üblichen hydraulischen Aggregaten dieser Art und auch den bei bekannten Spaltgeräten verwendeten hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten, so dass auf eine nähere Beschreibung, z. B. der Art und Weise der Abdichtung der Arbeitsräume 26,28 im Zylindergehäuse 14 durch auf dem Kolben 16 vorgesehene Dichtringe oder die Befestigung des Zylinderdek-kels 32 im Zylindergehäuse 14 verzichtet werden kann. Festzuhalten ist jedenfalls, dass es sich bei der verwendeten Kolben-Zylinder-Einheit 12 um einen sogenannten Differentialzylinder handelt, bei dem die durch Beaufschlagung des Arbeitsraums 26 mit dem Druckmedium erzielte, den Kolben in der Zeichnung nach unten und somit die Kolbenstange aus dem Zylindergehäuse herausschiebende Vorschubkraft grösser als die bei Beaufschlagung des gegenüberliegenden

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Arbeitsraums 28 erzielte Rückzugskraft ist, da im ersten Fall die volle Kolben-Stirnfläche vom Druckmedium beaufschlagt wird, während im zweiten Fall die Kolben-Stirnflä-che abzüglich der Querschnittsfläche der Kolbenstange wirksam wird.

Am äusseren Ende der Kolbenstange 34 ist einstückig eine Keillanze 40 angesetzt, welche die Form eines sich in Richtung auf sein freies Ende verjüngenden Keils relativ geringer, über seine gesamte Längserstreckung gleicher Breite mit ebenen Seitenflächen 42 hat. Die Keillanze 40 durchsetzt eine Backenhalterung 44 mit rohrförmigem, vor den versenkten Zylinderdeckel 32 in das Zylindergehäuse 14 eingeschraubtem Schaft 46 und flachem zangen- oder maulförmi-gem Backenhalterungskopf 48, der seinerseits mit einer quer zur Keillanzen-Vorschubrichtung von seiner einen zur anderen Flachseite 50,52 verlaufenden Backenaufnahme 54 mit in Vorschubrichtung verengter Mündung 56 versehen ist, in welche von den gegenüberliegenden Flachseiten aus die prismatischen Befestigungsköpfe 58 von Keilbacken 60 eingeschoben sind. Die Befestigungsköpfe 58 sind in der Backenaufnahme also querverschieblich, in Richtung des Kolbenhubs jedoch unverschieblich gehalten. Die an die Befestigungsköpfe 58 anschliessenden Teile der Keilbacken sind so bemessen, dass sie durch die verengte Mündung 56 im Bak-kenhalterungskopf hindurchtreten. In der in Fig. 1 gezeigten Arbeitsstellung, in welcher der Kolben 16 am geschlossenen Ende des Zylindergehäuses 14 steht, d.h. der Arbeitsraum 28 seine maximale Grösse hat und die mit der Kolbenstange 34 verbundene Keillanze 40 soweit wie möglich in den rohrförmigen Schaft 46 der Backenhalterung zurückgezogen ist, liegen die einander zugewandten Seiten der Keilbacken aneinander an, wobei sie sich unmittelbar im Anschluss an die Backenhalterung 48 zu einem zylindrischen Schaft mit kreisförmig begrenztem Querschnitt ergänzen. In seinem vorderen Endbereich 62 verjüngt sich dieser Schaft vom zylindrischen Bauteil aus noch konisch, d.h. der Bereich 62 hat in dieser Arbeitsstellung die Form eines sehr langen und schlanken Kegelstumpfs. In den einander zugewandten Flächen der Keilbacken 60 ist mittig je eine die Keillanze 40 passend aufnehmende Nut 64 eingearbeitet, deren Tiefe sich vom backenkopfseitigen Ende aus in Richtung zum freien Vorderende hin entsprechend dem Keilwinkel der Keilflächen der Keillanze 40 verringert, d.h. die Bodenflächen der Nuten 64 bilden mit den Keilflächen der Keillanze 40 zusammenwirkende Druckflächen 66.

Wenn nun der Kolben 16 durch Beaufschlagung des Arbeitsraums 26 mit Druckmittel im Zylindergehäuse 14 nach unten verschoben wird, wird die Keillanze 40 zwischen den Keilbacken 60 ebenfalls nach unten verschoben, wodurch die Keilbacken auseinandergedrängt werden, bis sie am Ende des Arbeitshubes des Kolbens 16 die in Fig. 2 in strich-s punktierten Linien veranschaulichte Stellung haben. Die Befestigungsköpfe 58 der Keilbacken 60 verschieben sich dabei in der Backenaufnahme 54 nach aussen. Wenn anschliessend wiederum der Arbeitsraum 28 mit Druckmittel beaufschlagt und der Kolben 16 dadurch in seine Ausgangsstellung zu-lo rückgeführt wird, wird die Keillanze 40 entsprechend zurückgezogen. Ein vom freien Vorderende aus über die Keilbacken 60 unter Vorspannung bis in Anlage an die Backenhalterung 48 geschobener elastisch aufweitbarer Ring 68 aus Gummi oder einem elastomeren Kunststoff spannt die Keil-15 backen 60 hierbei dauernd zusammen, so dass sie bei Erreichen der Hub-Endstellung wieder die in Fig. 2 dargestellte Ausgangslage einnehmen. Der Ring 68 hält die Befestigungsköpfe 58 also auch in der Backenaufnahme 54 und stellt gleichzeitig einen elastischen Anschlag beim Einführen der 20 Backen 60 in eine Vorbohrung dar. Zur Demontage der Keilbacken 60 ist also lediglich der elastisch aufweitbare Ring 68 nach vorn abzustreifen, worauf die Keilbacken ohne weitere Massnahme seitlich aus der Backenhalterung herausgenommen und — erforderlichenfalls — Übermass-Keilbak-25 ken in analoger Weise in der Backenhalterung montiert werden können, die dann wiederum durch Überstreifen des elastisch aufweitbaren Rings 68 in der Backenhalterung 48 fixiert werden.

Der Backenhalterungskopf 48 ist zweckmässig an einer 30 Flachseite, und zwar an der in Fig. 2 links liegenden Flachseite in etwa der Konizität des konischen Bereichs 62 der Keilbacken entsprechend mit einer Anschrägung 70 versehen, wodurch das Arbeiten mit schräg gehaltenem Spaltgerät 10 in einer Bohrung, z.B. beim Ausbrechen des Kerns ei-35 ner Kernlochbohrung, in der Nähe der Bohrungswandung erleichtert wird, wobei an dieser Seite auch noch die Übergangsbereiche zwischen der angeschrägten Flachseite 70 und den schmalen Begrenzungsflächen des Backenhalterungskopfs 48 zusätzlich abgeschrägt werden können, um so ein 40 möglichst dichtes Anschmiegen des Backenhalterungskopfs an die Bohrungswandung zu erreichen.

Die Länge der Keillanze 40 wird zweckmässig so bemessen, dass sie in ganz vorgeschobenem Zustand gerade noch nicht aus dem Vorderende der Keilbacken 60 vortritt, d.h. in 45 der in Fig. 2 dargestellten zurückgezogenen Arbeitsstellung sind die Keilbacken 60 um das Mass des Kolbenhubs a länger als die Keillanze 40.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Hydraulisches Spaltgerät für spröd-harte Materialien, mit einer gesteuert mit einem Druckmedium beaufschlagbaren hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit (12), an deren Kolbenstange (34) eine Keillanze (40) angeordnet ist, die zwischen zwei in Kolbenhubrichtung unverschiebbar, rechtwinklig hierzu jedoch verschiebbar mit dem Zylindergehäuse (14) verbundene langgestreckte Keilbacken (60) mit zur Keillanze (40) komplementär keilförmigen Druckflächen (66) eingreift und die Keilbacken (60) in Abhängigkeit vom Hub des Kolbens (16) der-Kolben-Zylinder-Einheit (12)

mehr oder weniger radial auseinanderdrängt, dadurch gekennzeichnet, dass am keillanzenaustrittsseitigen Ende des Zylindergehäuses (14) eine von der Keillanze (40) durchsetzte zangenartige Backenhalterung (44) mit einer quer zur Keillanzenvorschubrichtung verlaufenden durchgehenden seitlich offenen Backenaufnahme (54) mit verengter Mündung (56) angesetzt ist, in welche von gegenüberliegenden Seiten aus am zylinderseitigen Ende vorgesehene prismatische Befestigungsköpfe (58) der Keilbacken (60) eingesetzt und querverschieblich gehalten sind.

2. Spaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Backenaufnahme (54) einen am Ende eines im Zylindergehäuse (14) befestigten rohrförmigen Schafts (46) vorgesehenen flachen Backenhalterungskopf (48) quer durchsetzt und mit Blickrichtung auf die Flachseiten des Backen-halterungskopfs (48) etwa T-Form hat, wobei der horizontale Querschenkel des T die Aufnahme für die Befestigungsköpfe (58) der Keilbacken (60) bildet, und die Keillanze (40) und die an ihr anliegenden Keilbacken (60) durch die vom senkrechten T-Schenkel gebildete verengte Mündung (56) hindurchtreten.

3. Spaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilbacken (60) durch einen von ihrem freien Ende aus bis zur Backenhalterung (48) aufgeschobenen, elastisch aufweitbaren Ring (68) in Anlage an der Keillanze (40) gehalten sind.

4. Spaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilbacken (60) sich in ihrem von der Backenhalterung (48) vorstehenden Bereich bei ganz zurückgezogener Keillanze (40) zu einem zumindest abschnittsweise zylindrischen, entlang der axialen Längsmittelebene geteilten langgestreckten Schaft mit kreisförmig begrenztem Querschnitt ergänzen.

5. Spaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der von den Keilbacken (60) gebildete Schaft sich im Bereich (62) seines freien Endes über einen Teil der Schaftlänge konisch verjüngt.

6. Spaltgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Backenhalterungskopf (48) an wenigstens einer Flachseite mit der Konizität des freien Endbereichs (62) des von den Keilbacken (60) gebildeten Schafts im wesentlichen entsprechend geneigten Anschrägungen (70) versehen ist.

7. Spaltgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Keillanze (40) in komplementär keilförmigen Nuten (64) in den Keilbacken (60) angeordnet ist, und dass die Keilbacken (60) bezogen auf die ganz zurückgezogene Stellung der Keillanze (40) um mindestens das Mass (a) des maximalen Kolbenhubs der Kolben-Zylinder-Einheit länger als die Keillanze (40) sind.

8. Spaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Keillanze (40) mit der Kolbenstange (34) zu einem integralen Bauteil vereinigt ist.

9. Spaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Spaltgerät (10) wenigstens ein Wechsel-Keilbackenpaar mit gegenüber den Aussenabmessungen des Normal-Keilbackenpaars (60, 60) vergrösserten Aussenabmessungen zugeordnet ist.