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Es ist bekannt, in Steinbrüchen und steinverarbeitenden Betrieben
Gestein, beispielsweise größere Steinblöcke, dadurch zu zerlegen, daß in gewünschter
Spaltrichtung hintereinander Bohrlöcher angebracht werden; in die Keile eingeschlagen
oder gepreßt werden. Hierzu werden neuerdings geteilte Einsatzstücke verwendet,
die in die Bohrlöcher eingesetzt und durch Keile auseinandergedrückt werden.
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Es ist auch nicht neu (vgl. unter anderem die deutsche Patentschrift
960 167 und die USA.-Patentschrift 2 385 753), die Keile hydraulisch zu betätigen.
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Diese bekannten Geräte haben den Nachteil, daß sie infolge ihrer Bauart
Bohrlöcher mit sehr großen Durchmessern benötigen und deshalb unwirtschaftlich arbeiten.
Man ist natürlich bestrebt, die Durchmesser der zum Zerlegen von Gesteinsbrocken
notwendigen Bohrlöcher möglichst klein zu halten, da die zu ihrer Herstellung erforderliche
Bohrarbeit mit dem Lochdurchmesser wächst.
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Bei der Anordnung nach der zweitgenannten Patentschrift sind zwischen
die Einsatzstücke und dem einschiebbaren Keil Rollenlager eingebaut. Diese haben
den Nachteil, daß sie einen großen Platzbedarf aufweisen und daß wegen der starken
Beanspruchung bei Hartgestein sowohl der Keil als auch die Einsatzstücke stark bemessen
werden müssen. Hinzu kommt, daß Rollenlager den bei Verwendung hoher hydraulicher
Drücke auftretenden Beanspruchungen nicht standhalten und durch den in sie unvermeidbar
eindringenden Gesteinsstaub sehr rasch zerstört werden. Endlich werden die Bohrlöcher
sehr häufig nicht geradlinig gebohrt, weil die schweren Bohrhämmer von Hand geführt
werden und infolgedessen die verstärkte Bohrkrone der' Bohrstange leicht seitlich
ausweicht.
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Es ist auch schon ein Gerät bekannt, welches die vorstehend geschilderten
Nachteile nicht besitzt (USA.-Patentschrift 3 414 328).
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Bei diesem Gerät ist mit einem Zylinderblock, in dem ein hochdruckhydraulisch
bestätigbarer, einen schlanken Gleitkeil tragender Kolben längsbeweglich angeordnet
ist, ein Topf verschraubt, in dem symmetrische Einsatzstücke verschiebbar eingehängt'sind;
welche eine der Neigung des Gleitkeiles entsprechende konische Schrägung aufweisen.
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Diese Konstruktion, die sich in der Praxis hervorragend bewährt hat,
ergibt ein handliches Gerät; mit welchem in kleinsten Bohrlöchern die größtmögliche
Kraftwirkung erzielt wird.
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Der Vorteil dieses Gerätes besteht vor allem darin', mit Hilfe von
wenigen Bohrlöchern kleinen Durchmessers große Gesteinsbrocken ohne Verwendung von
explosivem Sprengstoff herauszulösen oder zu zerlegen.
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Bei besonders dickwandigem _ Gestein müssen zwangläufig tiefe Bohrlöcher
vorgesehen werden, welche die Verwendung von Steinsprenggeräten mit langen Einsatzstücken
und einem langen Keil erforderlich machen. Die bisher verwendeten Gleitkeile weisen
einen von der Spitze bis zum Ende kontinuierlich zunehmenden Querschnitt auf. Diese
Ausbildung bedingt, däß ein langer Keil im oberen Bereich relativ stark wird, so
daß in entsprechender Weise bei dickwandigem Gestein Bohrlöcher mit größerem Durchmesser
vorgesehen werden müßten. Hierdurch wird in nachteiliger Weise die Bohrarbeit vermehrt.
Außerdem wird es schwieriger, Gesteinsbrocken über ihre gesamte Höhe zu spalten.
Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Keilanordnung für Steiiispienggeräte
der erläuterten Gattung zu entwickeln, welche es ermöglicht, dickwandiges Gestein
zu zerlegen, ohne daß hierbei stärkere Einsätze und damit größere Bohrlöcher vorgesehen
werden müssen.
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Die Erfindung geht von einem bekannten Steinsprenggerät der erläuterten
Art aus, bei welchem der Gleitkeil zwischen in die Bohrlöcher eingesetzte, beschränkt
auseinanderschiebbare Einsatzstücke, welche der Neigung des Gleitkeiles entsprechende
Gleit-Flächen aufweisen, gebracht wird.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, den Gleitkeil
und in entsprechender Weise die Einsatzstücke dieses Steinsprenggerätes abschnittsweise
mit verschiedenen, in Vorschubrichtung axial hintereinander angeordneten und nacheinander
zur Wirkung kommenden Gleitflächen unterschiedlicher Neigung zu versehen.
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Während bei Keilen mit kontinuierlich von einem Ende zum anderen zunehmendem
Querschnitt die Stärke des Einsatzes im Bereich des Zylinders und damit die maximale
Größe des Bohrloches mit der Länge des Gleitkeiles wächst, erlaubt die erfindungsgemäße
Lösung die- Verwendung eines längeren Gleitkeiles ohne Vergrößerung des Bohrlochdurchmessers.
Außerdem kommt bei einer derartigen Keilausbildung die volle Sprengkraft des Gerätes
zeitlich nacheinander in unterschiedlichen Höhen des Bohrlocheinsatzes zur Wirkung.
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So kann z. B. das vordere Ende des Gleitkeiles konisch spitz .auslaufen,
während -sein hinteres, der Kolbenstange benachbartes Ende parallel zueinander verlaufende
Gleitflächen besitzt.
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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 wiederum 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. Hierdurch ist es möglich, den Gleitkeil
auch bei kleinen Bohriochdurchmessern tief in das Gestein einzutreiben: Bei stärkeren
Gleitkeilen kann auch der mittlere Abschnitt mit konisch zum unteren Abschnitt auslaufenden
Gleitflächen derart versehen sein, daß zwischon dem unteren und dem mittleren Abschnitt
eine Verjüngung entsteht. Der hintere Abschnitt ist hierbei vorzugsweise mit parallel
zueinander verlaufenden Gleitflächen versehen.
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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
werden. In diesem Fall weist er zum vorderen Ende konisch auseinanderlaufende Gleitflächen
auf.
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Dieser Zugkeil kann weiterhin entsprechend den oben erläuterten Druckkeilen
ausgebildet sein. So kann z. B. der vordere 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 Gleit-Bächen in der Weise zu versehen,.
daß zwischen dem vorderen und mittleren Abschnitt eine Verjüngung entsteht; wobei
wiederum der hintere Abschnitt vorzugsweise. parallel zueinander verlaufende Gleitflächen
besitzt.
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Die Gleitflächen der Einsatzstücke s'md hierbei ,dem Gleitflächenverlauf
der Keile anzupassen. Es hat sich aus Festigkeitsgründen als besonders vorteilhaft
erwiesen, wenn die Einsatzstücke aus Rohlingen mit geradlinig verlaufenden Gleitflächen
hergestellt sind, welche zur Erzeugung der konisch verlaufenden ,Gleitflächen an
der übergangsstelle vorzugsweise unter Erwärmen abgebogen sind: Hierdurch 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 1-lydraulik vorgeschoben,
legen sich die Einsatzstücke mit ihren Außenflächen einerseits -an die Bohrloch-Wandung
und ihren Gleitflächen andererseits 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 in ihre Ausgangslage zurück.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen,
die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen F i g. 1, 3, 5,
7 und 9 Axialschnitte erfindungsgemäßer Einsätze mit Gleitkeil und Einsatzstücken
in fünf verschiedenen Ausführungsformen und F i g. 2, 4, 6, 8 und 10 Radialschnitte
längs der Linie M-N in den vorgenannten Figuren.
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Mit den nachstehend erläuterten F i g. 1 bis 10 sind fünf Keil- und
Einsatzstückformen dargestellt, welche gemäß der Erfindung verschiedene Gleitflächen
unterschiedlicher Neigung aufweisen. Hierbei 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, und daß die Sprengkraft zeitlich nacheinander in unterschiedlichen Höhen des
Einsatzes erzeugt wird.
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So weist der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Gleitkeil 22 einen
unteren Abschnitt 22 c 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.
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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 an--gepaßt werden.
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Die F i g. 3 und 4 veranschaulichen die einfachste Ausführungsform.
eines Einsatzes dieser: Art. Während die Einsatzstücke 23', 24' den in den F i g.
1 und 2 dargestellten entsprechen, weist der Gleitkeil 25 in seinem unteren Bereich
25 b konisch spitz auslaufende Gleitflächen, in seinem gesamten, oberen Bereich
25a dagegen parallel zueinander verlaufende Gleitflächen auf.
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Die Form des Gleitkeiles 26 nach den F i g. 7 und 8 stellt eine weitere
Abwandlung dieses Erfindungsgedankens dar. An seinen unteren Abschnitt 26 d mit
konisch spitz auslaufenden Gleitflächen schließt sich ein mittlerer Abschnitt 26
b 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 Gleitkeiles 26 ist mit parallel
zueinander verlaufenden Gleitflächen ausgestattet. Die Einsatzstücke 27; 28 sind
wiederum so ausgebildet, daß sie sich dem Gleitkeil 26 in der Ausgangsposition eng
anpassen.
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Im Gegensatz zu der Ausführungsform der Gleitkeile 22, 25, 26 nach
den F i g.1 bis 4 und 7; 8 handelt es sich bei den aus den F i g. 5; 6 und 3, 10
hervorgehenden Gleitkeilen um Zugkeile, d. h. um Keile, welche bei der Rückzugsbewegung
Arbeit leisten. Entsprechend dieser Funktion ist der Gleitkeil 29 bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß F i g. 5 an seinem unteren Ende 29 b mit konisch auseinanderlaufenden Gleitflächen
ausgestattet. Diesen Gleitflächen schließen sich wiederum die parallel zueinander
verlaufenden Gleitflächen des oberen Abschnittes 29a an. Die Gleitflächen der Einsatzstücke
30, 31 sind entsprechend ausgebildet.
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Damit stellt das Ausführungsbeispiel nach den F i g. 5 und 6 eine:
äquivalente Abwandlung der Anordnung nach F i g. 3 und 4 dar.
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Das Äquivalent zu dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 und 8 ist
mit den F i g. 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 wiederum eine Verjüngung 32 c entsteht.
Auch bei dieser Ausführungsform weist der obere Schaft 32a parallel zueinander verlaufende
Gleitflächen auf. Die Gleitflächen der Einsatzstücke 33, 34 sind gleichermaßen dem
Verlauf des Keiles 32 angepaßt.