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Drahtsäge zur Bearbeitung und zum Zerteilen sprödharter Werkstoffe,
z B. von Gesteinsblöcken.
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Gegenstand vorstehender Erfindung ist eine Drahtsäge für die Bearbeitung
und das Zerteilen sprödharter Werkstoffe, z.B.
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von Gestein, durch einen oder mehrere hartstoffdurchsetzte, auf dem
Draht fest oder beweglich angeordnete Schneidkörper, wobei der Draht einen kreisförmigen,
bei bestimmter Ausführungsform auch einen quadratischen Querschnitt hat und der
Schneidkörper zylindrisch oder sternförmig, beiderseitig mit Zuspitzungen ausgebildet
sein kann.
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An die Stelle des Drahtes aus hochfestem und flexiblem, metallischem
oder nichtmetallischem Material können auch mehrere miteinander verwundene Drähte
oder hochfeste Drahtseile treten.
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Der Draht ist in bekannter Weise endlos ausgebildet und läuft über
mit verschleißfestem Kunststoff armierte, fliegend angeordnete Antriebs-, Pührwigs-
und Umlenksoheiben. Ein Spann apparat sorgt in bekannter Weise dafür, daß der Draht,
der sich mit einer Geschwindigkeit von ca. 30 - 50 m/s bewegt, immer unter hoher
Eigenspannung läuft, dänit bei der Bearbeitung und dem Zerteilen von Gestein ein
hinreichender Anpreasungsdruck der ortabeweglichen Schneidkdrper g.währleistet ist.
Eine der Scheiben, Kber die der Draht mit seinen Schneidkörpern luft, ist selbstverständlich
angetrieben.
Die in bekannter Weise fliegend angeordneten Scheiben
sowie die Führungs- und Umlenkscheiben ermöglichen einerseits ein schnelles Auswechseln
des endlosen Drahtes sowie andererseits die gleichzeitige Verwendung von mehreren
endlosen Drahtschleifen, die parallel in einem vorgeschriebenen Abstand laufen und
somit mehrere Schnitte in einem Arbeitsgang Das ganze vorstehend beschriebene und
bereits bekannte Draht-, Antriebs- und Führungssystem kann horizontal oder auch
vertikal angeordnet sein; es kann als solches ortsfest sein, wobei dem Stein die
Vorschubbewegung zu erteilen wäre, oder ortsbeweglich den Draht mit seinen Schneidkörpern
durch Verschiebung dieses Antriebssystems in den festgekeilten Stein eindringen
lassen.
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Das ganze System läßt sich auch bei entsprechender Handhabung und
Anordnung in Steinbrüchen, beim Abschneiden und Zerteilen von Stein- und Betonkörpern
und -platten und dergl, einsetzen, Die ganze Antriebs- und Führungseinrichtung für
die Drahtschlingen mit den Schneidkörpern kann bei leichteren Ausführungen auch
so ausgebildet sein, daß sie, ähnlich wie eine Baumßäge, von Hand geführt oder,
bei etwas schwerer Ausführung, unter Verwendung z.B. eines Kranes überall eingesetzt
werden kann.
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Der oder die Schneidkörper haben einen kreisrunden oder sternförmigen
Querschnitt. Sie bestehen aus zwei Hälften (Schalen)
und besitzen
eine Mittelbohrung, so daß sie mit Spiel auf den aus einer endlosen Schleife bestehenden
Draht aufgesetzt werden können.
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Der Schneidkörper ist nach dem Erfindergedanken ein- oder beiderseitig
zugespitzt, so daß er bei Herstellung eines Schnittes, z.B. in einen Gesteinablock,
in die eingearbeitete Sohnittfuge jedesmal beim wiederholten Passieren der letzteren
in diese leicht wieder eindringen kann.
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Die beiden Hälften (Schalen) können an beliebigen Stellen der Drahtschleife
durch Hartlötung zu einem zusammengesetzten Schneidkörper vereinigt werden, ohne
daß die Drahtechleife, die insgesamt eine Länge bis zu ca. 100 m aufweisen kann,
von den Antriebs- und Pürrungsscheiben der Drahtsäge abgenommen werden muß.
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Die beiderseitig zugespitzten Schneidkörper können durch Hartlöten
auf den Draht fest aufgelötet oder geschweißt werden, sie können jedoch auch, was
einen wesentlichen Teil des Erfindergedankens darstellt, mit Spiel - also leicht
verschiebbar und drehbar - aufgesetzt werden.
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Wünscht man die Rotation des Schneidkörpers, so ist dieser mit einer
oder mehreren spiralig oder geradlinig verlaufenden Nuten zu versehen, so daß er
beim Passieren der Schlitze im Steinblock zu rotieren beginnt, wodurch der Schneideffekt
besonders begünstigt wird und im Gegensatz zu den bisher bekannt
gewordenen
Drahtsägen, die mit Quarzsand, Siliziumkarbid oder mit auf den Draht elektrolytisch
aufgebrachten Diamantkörnern arbeiten, keine einseitige Abnutzung des Drahtes stattfinden
kann.
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Die vorstehend beschriebenen, beiderseitig zuzuspitzenden Schneidkörper,
die evtl, auf dem mit hoher Geschwindigkeit sich bewegenden Draht zusätzlich rotieren
können, müssen aus einem Material bestehen, das besonders stoßfest ist, wie es bei
Herstellung von Schleifscheibenbindungen auf nichtmetallischer und metallischer
Basis verwendet wird, Es können u.aO sowohl Hartmetallbindungen als auch hochwarmfeste
Kunststoffbindungen, z.B. auf Phosphor-Nitrit-3asis zum Einsatz gelangen.
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Die Schneidkörper, die im Abstand von ca. 25 cm auf der endlosen Schleife
des Drahtes aufgesetzt werden, können - falls sie eine metallische Bindung aufweisen
- durch normales, bei der Diamantscheibenfabrikation übliches Sintern, zur Steigerung
der St;oßunempfindlichkeit, besser jedoch durch Heißpressen - möglichst im Vakuum
- hergestellt werden. Die Nuten auf der Außenseite des Schneidkörpers können hierbei
unter Vermeidung von Hinterschneidungen durch entsprechende Ausbildung der Drucksinterform
gleich mitgepreßt werden.
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Die vorstehend beschriebenen Schneidkörper können auch aus Metallskeletten
mit Porenräumen bestehen, die dann in bekannter Weise mit Diamantkörnern, Borkarbid,
Siliziumkarbid
und dergl. inkorporiert werden. Die Auswahl der Hartstoffe
wird bestimmt durch die Härte des zu bearbeitenden Gesteins und die erforderliche
Wirtschaftlichkeit beim Schneiden.
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Da bei auf dem Draht rotierenden Schneidkörpern unter Einwirkung des
anfallenden Gesteinsmehles ein Festsetzen auf dem Draht möglich ist, sind diese
zwischen zwei ebenfalls zuzuspitzenden Anschlägen auf dem Draht um ca. 25 cm verschiebbar.
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Der mit 30 - 50 m/s sich bewegende Draht wird durch schnell umlaufende
Bürsten kontinuierlich gesäubert. Da letzteres nicht an der Stelle des Drahtes erfolgen
kann, wo sich der Schneidkörper, anliegend an einem der beiden Anschläge, befindet,
wird von Zeit zu Zeit, z.B. in Abständen von etwa 5 Minuten, die Bewegungsrichtung
des Drahtes geändert, so daß der Schneidkörper zu dem zweiten Anschlag verschoben
wird, in dessen Bereich der Draht durch die Bürsten gesäubert ist.
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Durch diese laufende Längsverschiebung des in diesem Falle losen,
also mit Spiel auf dem Draht laufenden Schneidkörpers, ist die ständige Rotation
des letzteren gewährleistet.
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Die erwähnten Bürsten können außerdem den Draht nicht nur von Gesteinsmehl
säubern, sondern ihn auch mit einem geeigneten Schmiermittel, z.B. Graphit, Wachs
und dergl. schmieren.
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Steinsägen als solche gehören seit langem zu dem bekannten
Stand
der Technik. Man hat auch schon versucht, Siliziumkarbid-Preßlinge in Form von zylindrischen
Körpern auf den Drähten zu befestigen. Außerdem hat man diamantdurchsetzte Kugeln
auf dem Draht aufgebracht. Keine dieser Möglichkeiten ist jedoch wirksam zum Tragen
gekommen, da diese Körper meist beim Aufprallen auf die Schlitzwandungen des Gesteinsblockes
beschädigt und abgeschlagen wurden.
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Erst durch beiderseitige Zuspitzungen der Schneidkörper, insbesondere
durch die lose Führung auf dem Draht und durch die Möglichkeiten, dem Schneidkörper
außer der Längsbeweglichkeit zusätzlich eine Drehbewegung zu erteilen, gelingt es,
eine höhere Wirtschaftlichkeit beim Drahtsägen zu erreiphen.
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Bei Verwendung mehrerer, parallel zueinander laufender Drahtschleifen
mit den aufgesetzten, vorstehend beschriebenen Schneidkörpern können die Drahtsägen
auch zur Oberflächenbearbeitung, zum Aufrauhen und zum Zerteilen von Betonbahnen
und dergl. eingesetzt werden.
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Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung durch die Figuren 1
- 5 dargestellt, und zwar zeigt: Figur 1 einen Teilabechnitt des Drahtes der Drahtsäge
mit aufgesetztem, beiderseitig zugespitztem Schneidkörper und zwei Anschlägen.
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Figur 2 einen Schneidirörper nach dem Erfindergedanken mit spiralig
oder geradlinig eingearbeiteten Nuten.
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Figur 3 eine Schnittdarstellung der Seitenansicht des Schneidkörpers
Figur 2, der insbesondere die Umkehr der Drehrichtung bei Änderung der Hauptschnittbewegung
des Drahtes demonstrieren soll.
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Figur 4 einen beiderseitig zugespitzten Schneidkörper mit einer umlaufenden
Nut.
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Figur 5 die Seitenansicht von Figur 4, aus der zu ersehen ist, daß
der Schneidkörper aus zwei Halbschalen besteht, die zusammengeschweißt bzw. zusammengelötet
sind und den Draht der Draht-Säge umfassen.
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Nach Figur 1 ist der Draht der Drahtsäge mit 1 bezeichnet, der beiderseitig
zugespitzte Schneidkörper mit 2, die seitlichen Zuspitzungen mit 4 und 4'. Die Bohrung
des Schneidkörpers weist gegenüber dem Draht 1 das Spiel 8 auf, so daß sich 2 leicht
auf 1 drehen und verschieben läßt. Der Schneidkörper 2, der hier einen kreisförmigen
Querschnitt hat, ist mit Hartstoff durchsetzt, z.B. mit Diamantkörnern, Borkarbid,
Siliziumkarbid, Hartmetallsplitt und dergl.. Der Draht 1 läuft als endlose Schleife
über eine Antriebsscheibe und eine Umlenkscheibe. Die Geschwindigkeit von 1 beträgt
etwa 30 - 50 m/s. Nach Figur 1 muß sich der Draht 1 and der Schneidkörper 2 in Pfeilrichtung
11 bewegen, da er hierbei
zur Anlage mit dem aus zwei Hälften 13
und 14 bestehenden Anschlag kommt. Diesen Anschlag wird man zweckmäßigerweise aus
Verschleißgründen aus Hartmetall herstellen. Der Anschlag hat ebenfalls eine Lötfuge
15. Der Schneidkörper 2 liegt mit seiner Stirnseite 12 an diesem Hartmetallanschlag
an. Bei Änderung der Bewegungsrichtung in Pfeilrichtung 10 kommt natürlich der Schneidkörper
2 zur Anlage mit dem Anschlag 13' und 14'. Die Anlageflächen des Hartmetallanschlages
sind mit 16 und 16' bezeichnet.
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Damit der hartstoffdurchsetzte Schneidkörper 2 in den entstehenden
oder vorhandenen Schlitz des Gesteinsblockes, der hier mit 22 angedeutet ist, stoßfrei
eintreten kann, sind schräg gestellte, federnde Leitbleche 23 vor dem Schlitz angeordnet,
so daß der Schneidkörper gegenüber dem Schlitz zentriert wird.
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Während der Sägendraht 1 eine Längsbewegung ausführt, wird er durch
die Bürsten 20, 21 der Mittelachsen parallel oder senkrecht zur Mittelachse des
Drahtes angeordnet sein können oder durch die umlaufenden Bürsten 17, 18 (bei 18
ist die Rotationsachse mit 19 bezeichnet) laufend von Gesteinsmehl gesäubert. Neben
dieser Säuberung kann der Draht evtl.
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gleichzeitig mit Graphit, Wachs und dergl. geschmiert werden.
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Hat sich der Schneidkörper 2 über einen bestimmten Zeitraum in Pfeilrichtung
11 bewegt, so kann sich, je nach Art des zu zerteilenden Gesteins, der Schneidkörper
2 trotz des vorhandenen Spiels auf dem Draht 1 so festsetzen, daß er keine
Rotationsbewegung
mehr ausführt. Dann wird die Bewegungsrichtung des Drahtes von der Pfeilrichtung
11 in die Pfeilrichtung 10 umgesteuert. Der Schneidkörper verschiebt sich bis zum
Hartmetallanschlag 13, 14 und befindet sich dann an der Stelle des Drahtes, der
durch die vorstehend erwähnten Bürsten gesäubert und geschmiert ist.
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Um eine schnelle Drehbewegung des Schneidkörpers herbeizuführen, kann
er nach Figur 2 eine oder mehrere spiralig oder geradlinig verlaufende Nuten aufweisen,
ähnlich wie die Züge in einem Geschützrohr.
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Der Schneidkörper 2 weist, da er aus zwei Halbschalen besteht, in
zusammengesetztem Zustand die Löt- oder Schweißfuge 3 auf.
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Bei umgekehrter Bewegungsrichtung des Drahtes 1 von Pfeilrichtung
11 in Pfeilrichtung 10 ändert sich naturgemäß durch die in seinen Mantel eingearbeiteten
Nuten 5 auch der Drehsinn des Schneidkörpers von Pfeilrichtung 9 in Pfeilrichtung
9' nach Figur 3. Die Ausbildung des Schneidkörpers nach Figur 4 ist so ähnlich wie
die nach 1 und 2, nur daß hier der Schneidkörper 2 die umlaufende Nut 6 aufweist,
die den Schneidvorgang durch die Kantenwirkung dieser Nut erhöht.
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Beim Heißpressen der Schneidkörper 2 wird man vor dem Pressen je zwei
Rohrhälften 7 nach Figur 4 einlegen, damit kein hartstoffdurchsetztes Material des
Schneidkörpers mit dem Draht 1 in Berührung kommt; dieser würde sonst zu schnell
verschleißen.
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In Figur 4 sind die Stirnseiten des beiderseitig zuge spitzten
Schneidkörpers
mit 12 und 12' bezeichnet. Diese kommen also dann in Berührung mit den beiden Anschlägen
13, 14, und 13', 14'. Das Rohr 7 muß nach Figur 5 natürlich auch aus 2 Hälften bestehen.
Diese Teilung des Schneidkörpers in zwei Halbschalen ist erforderlich, damit an
beliebiger Stelle der Schleife des Sägedrahtes 1 Schneidkörper nach Verschleiß durch
Hartlötung oder Verschweißen aufgesetzt werden können. Außerdem wird durch diese
Teilung der Heißpreßvorgang erst ermöglicht.
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Abschnitte des Drahtes mit den aufgesetzten Schneidkörpern und Anschlägen
nach dem Erfindungsgedanken können im übrigen auch in die Rahmen von Gattersägen
eingespannt werden