DE1908707A1

DE1908707A1 - Vorrichtung zum Spalten von harten Materialien,insbesondere von Gestein

Info

Publication number: DE1908707A1
Application number: DE19691908707
Authority: DE
Inventors: Walsh Donald Thomas
Original assignee: WM Park and Co Forgemasters Ltd
Current assignee: WM Park and Co Forgemasters Ltd
Priority date: 1968-02-24
Filing date: 1969-02-21
Publication date: 1969-09-18
Also published as: US3565488A; SE352690B; GB1238181A

Description

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WM. PARK ft CO. PORGEMASIERS LIMITED Olarington Forge, Wigan, Lancashire, England

Torrichtung zum Spalten von harten Materialien, insbesondere von Gestein» .

Die Erfindung betrifft eine Torrichtung zum Spalten von harten Materialien, insbesondere von Gestein, bei der ein Werkzeug in das zu spaltende Material eingetrieben g wird. "

Solche Torrichtungen werden beispielsweise zum Hereingewinnen von Mineralien, Kohle, Erz oder dergleichen in untertägigen Grubenbetrieben oder in Steinbruchbetrieben verwendet.

Bei den Gewinnungsarbeiten mit den obengenannten Torrichtungen werden in untertägigen Grubenbetrieben normalerweise zunächst Löcher in das hereinzugewinnende Material gebohrt· In die Bohrlöcher werden dann Werkzeuge, z.B. Keile eingetrieben, durch die das zu gewinnende Material abgespaltet und aus dem Gebirgsverband gelöst i wird. Zum Eintreiben des Werkzeuges werden hierbei oft Hydraulikzylinder oder dergleichen verwendet. Beim Eintreiben des Werkzeuges 1st es jeweils notwendig, ein Widerlager vorzusehen, an dem sich der Hydraulikzylinder abstützen kann, um ausreichend große Kräfte auf das Werkzeug ausüben zu können. Diese Widerlager sind in der Regel als Sttttzfüße, Stützstempel oder Spannsäulen auBge-

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bildet, die am Hangenden oder Liegenden befestigt oder zwischen Hangendem und Liegendem verspannt werden_o

Diese als Widerlager dienenden Stützvorrichtungeii haben / jedoch den Nachteil, daß sie zunächst über einen großen Teil des Hubes des Hydraulikzylinders nachgeben, ehe das Werkzeug mit ausreichender Kraft in das hereiiiziigewlniiende Material eindringen kann_a Dies liegt entweder daran, daß sich die Widerlager elastisch verformen oder daran_$ daß ein gewisser Weg benötigt wird, ehe die Abstützvor=- richtungen mit dem Hangendem und/oder Liegendes In festen Eingriff kommen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, für Vorrichtungen der eingangs genannten Art ein Widerlager zu schaffen _Ό das die auf das Werkzeug auszuübenden Kräfte ohne nachzugeben aufnehmen kann.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zwo, .Spalten von harten Materialien, insbesondere von Gestein, dia ein Werkzeug aufweist, das in das zu spaltende Material eingetrieben wird, und die sich durch eine Verankerungsvorrichtung kennzeichnet, die in ein in das zu spaltende Material gebohrtes Bohrloch einsteckbar 1st und als Widerlager für die auf das Werkzeug auszuübenden Kräfte dient.

Zweckmäßig ist hierbei auch das Werkzeug in das Bohrloch eintreibbar und weist einen mit zunehmender Bintraibtiefe zunehmenden Durchmesser auf.
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Als Verankerungsvorrichtung wird zweckmäßig eine aufepreizbare Hülse verwendet. Zum Betätigen der Verankeningsvor-

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richtung und zum gleichzeitigen Eintreiben dee Werkzeuges in das hereinzugewinnende Material kann eine hydraulische Kolben- Zylindereinheit verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die als Verankerungsvorrichtung dienende Hülse am vorderen Endabschnitt längs geschlitzt und innen konisch ausgebildet» und nimmt eine am vorderen Endabschnitt ebenfalls konisch ausgebildete Zugstange auf, die in der Hülse längs verschiebbar ist und zum Aufspreizen der Hülse dient, wobei die Zugstange zwecks Längsverechiebung mit dem Kolben f der Kolben-Zylindereinheit verbunden ist, während die Hülse sich an dem Zylinder der Kolben-Zylindereinheit abstützt.

Um die zur Verankerung der Vorrichtung dienende Kolben-Zylindereinheit gleichzeitig zum Eintreiben des Werkzeuges in das hereinzugewinnende Material verwenden zu können« ist weiterhin vorgesehen, daß der Zylinder der Kolben-Zylindereinheit mit dem Werkzeug verbunden 1st, das zwischen dem Zylinder und dem zu spaltenden Material angeordnet ist.

Weiterhin werden zweckmäßig Vorrichtungen vorgesehen, " durch die die Verankerungsvorrichtung wieder gelöst werden kann.

Zur vollhydraulischen Betätigung sowohl der Verankerungsvorrichtung als auch des einzutreibenden Werkzeuges 1st vorgesehen, daß die Kolben-Zylindereinheit mit einer Bruckmittelzuführung versehen ist, bei deren DruckbeaufBchlagung zunächst die mit dem Kolben verbundene Zug-

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stange relativ zur Hülse verschoben wird, so daß die Verankerungsvorrichtung betätigt wird, und dann der Zylinder relativ zum Kolben derart verschoben wird, daß das zwischen dem Zylinder und dem zu spaltenden Material angeordnete Werkzeug in das Bohrloch eingetrieben wird₉ wobei die Zugstange stets in der gleichen Richtung durch Zugkräfte beaufschlagt bleibt«, Hierdurch wird gewährleistet, daß die Verankerungskräfte mit dem auf das Werkzeug ausgeübten Kräften zunehmen«

Zweckmäßig ist das Werkzeug als Keil ausgebildet, der über seine Länge geeehen zwei unterschiedlich ansteigende Keilflächen aufweist, von denen die erste zum Spalten dee Materials und die zweite zum Abtreiben des abgespalteten Materialblockeβ dient.

Pur einige Verwendungezwecke ißt es weiterhin vorteilhaft, wenn die Keilflächen des Keiles nur nach einer Richtung weisen, und zwar in die Richtung, in die der abgespaltete Block abgetrieben werden kann.

Die Betätigung der Kolben-Zylindereinheit kann duree DruckflüsBigkeiten, Druckluft oder aber auch durch Verbrennungsgase erfolgen.

Besonders wird noch hervorgehoben, daß bei der Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung das Material nicht mit einem Mal über die ganze Bohrlochtiefe abgespaltet 2SU werden braucht.

Eine beispielsweise Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden

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Zeichnung näher beschrieben.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist

eine Zugstange 10 auf, die in einer Hülse 12 angeordnet < ist und mit einem konisch ausgebildeten Endabschnitt 11 versehen istο Die Hülse 12 ist in dem Bereich» in dem sie den konisch ausgebildeten Endabschnitt 11 der Zugstange 10 aufnimmt, innen ebenfalls konisch ausgebildet und mit längsschlitzen versehen. An der dem konisch ausgebildeten Bndabschnitt 11 der Zugstange 10 abgewandten Seite 1st die Hülse 12 mit einem Ansatz 13 versehen.

Der Endabschnitt der Zugstange 10, der dem konisch ausgebildeten Endabschnitt 11 abgewandt ist, 1st als Kolben- stange ausgebildet und mit einem Kolben 16 verbunden, der in einem Hydraulikzylinder 15 längs verschiebbar angeordnet ist. Der Zylinder 15 ist an einem Ende mit einer zur Zuführung von Druckmittel dienenden Einlaßöffnung 17 versehen, bei deren Druckbeaufschlagung die Zugstange 10 in den Zylinder 15 eingefahren wird. Am anderen Ende des Zylinders 15 ist eine weitere zur Zuführung von Druckmittel dienende Einlaßöffnung 18 vorgesehen, bei deren Druckbeaufsohlagung die Zugstange 10 aUB dem Zylinder 15 ausgefahren wird. Der als Kolbenstange dienende Abschnitt der Zugstange 10 ist in einem Diohtring 21 geführt» der sich in der stirnseitigen Begrenzungswand des Zylinders 15 befindet. Der Kolben 16 ist ebenfalls mit einer Dichtung versehen, die als Kolbenring 22 ausgebildet 1st.

An der Seite, an der die Zugstange 10 aus dem Zylinder austritt, ist der Zylinder 15 mit einem zum Andrücken

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dienenden Vorsprung 20 versehen, an dem eine Klaue 19 . schwenkbar befestigt iet.

Bei der Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung werden zunächst die Hülse 12 und die darin befindliche Zugstange 10,11 in ein Bohrloch h eingeführt, das vorher in das zu spaltende Material gebohrt worden ist«, Während des Binführens liegt der Vorsprung 20 des Sylindere 15 am Ansatz 13 der Hülse 12 an. Sodann wisi dem Zylinder 15 durch die Einlaßöffnung 17 Druckmittel angeführt, während die Einlaßöffnung 18 geöffnet wird, so daß Druckmittel aus ihr austreten kann«

Hierdurch wird die Zugstange 10 in den Zylinder 15 eingezogen, so daß infolge der Konizität des Endabsssaittes 11 der Zugstange 10 die Hülse 12 auf gespreizt wird« Hierdurch wird die Vorrichtung im Bohrloohtiefst©a fest in dem umliegenden Material M verankert. Während oben beachriebenden Verankerungsvorganges ist die 19 nach oben versohwenkt, so daß sie nicht mit des Ansatz 13 der Hülse 12 in Eingriff steht.

Nachdem der Verankerungsvorgang der Vorrichtung abgeschlossen ist, wird der Zylinder 15 durch die Einlafiöffnung 18 mit Druckmittel beaufschlagt, während il© Einlaßöffnung 17 zum Abfluß von Druckmittel geöffnet wird. Hierdurch wird der Zylinder 15 relativ zu dem nunmehr feststehenden Kolben 16 verschoben, bis der Kolben 16 am linken Ende ( In der Zeichnung ) des Zylinders 15 anliegt. Dann wird ein Keil 14, der an einer Seite eine gewölbt ausgebildete Pläche aufweist, die einen rund und mit kleinerem Durchmesser auegebil-

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äeten Abschnitt 12a der Hülse 12 umgreift» zwischen die Wandung des Bohrloches h und den genannten Abschnitt 12a der Hülse 12 eingeBehoben« Hierzu wird dem Zylinder 15 wMerum Druckmittel durch die Einlaßöffnung 17 zugeführt, während die Einlaßöffnung 18 zum Abfluß von Druckmittel geöffnet wird_o Hierdurch wird der Zylinder 15 nach links ( in der Zeichnung ) verschoben und treibt den Keil 14 in das Loch h ein, so daß der mit M1 bezeichnete Block von dem übrigen Material M abgespaltet wird.

Der Keil hat auf seine Länge gesehen zwei unterschiedliche ä Kellwinkel. Besonders ist darauf hinzuweisen, daß der Keil 14 nur in einer Richtung weisende Keilflächen aufweist, die in die Richtung veieen, In die der abgespaltete Block M1 abgetrieben wird« Dies Ist gewöhnlich die Richtung, In der die Spaltfläche 3? des zuvor abgespalteten Blockes vom nunmehrigen Standpunkt der Spaltvorrichtung her gesehen liegt.

Zum Abschluß des Arbeitszyklus wird die Klaue 19 in die Lage verschwenkt, die in der Zeichnung dargestellt ist, so daß sie hinter den Ansatz 13 der Hülse 12 eingreifen kann» Dann wird der Zylinder 15 Über die Einlaßöffnung mit Druckmittel beaufschlagt, während die Einlaßöffnung { 17 zum Abfluß von Druckmittel geöffnet wird» Hierdurch wird der Kolben 16 nach links ( in der Zeichnung ) im Zylinder 15 verschoben, wobei der Zylinder 15 über die Klaue 19 und den Ansatz 13 mit der Hülse 12 zugfest verbunden ist. Infolge dieser Bewegung des Kolbens 16 wird der konisch ausgebildete Endabsehnitt 11 der Zugstange verschoben, so daß der Durchmesser der aufgespreizten Hülse wieder verringert wird, und somit die Verankerung

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gelöst wird. Hiernach kann die Vorrichtung aus dem ver-

bliebenen Endabschnitt des Bohrloches herausgezogen wer-

Die Vorrichtung kann mit einer zweiteiligen Zugstange 10 versehen sein, so daß sie in Bohrlöchern von unterschiedlicher Tiefe verwendet werden kann.

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

· Vorrichtung zum Spalten von harten Materialien» insbesondere von Gestein, die ein Werkzeug aufweist» das in das zu spaltende Material eingetrieben wird, gekennzeichnet durch eine Verankerungsvorrichtung (11, 12), die in ein in das zu spaltende Material (M) gebohrtes Bohrloch (h) einsteokbar ist und als Widerlager für die auf das Werkzeug (14) auszuübenden Kräfte dient. ä
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurchge-

kennzeichnet» daß das Werkzeug (14) in das Bohrloch (h) eintreibbar ist und einen mit zunehmender Eintreibtiefe zunehmenden Durchmesser aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch g β -kennzeichnet, daß die Verankerungsvorrichtung (11, 12) eine aufspreizbare Hülse (12) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3» gekennzeichnet durch eine Kolben- .

Zylindereinheit (15» 16) zum Eintreiben des Werkzeuges % (14) in das zu spaltende Material (M).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet» daß die als Verankerungsvor- richtung (11, 12) dienende Hülse (12) am vorderen Endabeohnitt längs geschlitzt und innen konisch ausgebildet 1st und eine am vorderen Endabschnitt (11) ebenfalls

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konisch ausgebildete Zugstange (10, 11) aufnimmt, die in der Hülse (12) längs verschiebbar 1st und zum Aufspreizen der Hülse (12) dient, wobei die Zugstange (1O₉ 11) zwecks Längsverschiebung mit dem Kolben (16) d©r Kolben-Zylindereinheit (15,16) verbunden 1st, während die Hülse (12) sich an dem Zylinder (15) der Kolben-Zylindereinheit (15, 16) abstützt.
6. Vorrichtung nach Ansprach 4 oder 5» dadurch g. β kennzeichnet« daß der Zylinder (15) ä@T Kolben - Zylindereinheit (15, 16) mit dem Werkzeug (14) verbunden ist, das zwischen dem Zylinder (15) und dem zu spaltenden Material (M) angeordnet 1st.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder— einheit (15_f16) mit Vorrichtungen zum Lösen der Verankerung und Herausziehen der VerankerungsvorriehtsiBg aus dem Bohrloch (h) versehen ist ·.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet» daß eine lösbare zugfeste Kupplung (13, 19) zwischen dem Zylinder (15) und der ^ Hülse (12) vorgesehen ist, durch die eine Relatiwer-r , Schiebung zwischen der Hülse (12) und der Zugstange (10,11) in einer solchen Richtung herbeigeführt werden kann, daß die Auftpreizung des vorderen Endabschnittea der Hülse (12) rückgängig gemacht wird.
9. Vorrichtung nach einen oder mehreren der Ansprüche 1—8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungekräfte mit der auf das Werkzeug ausgeübtes

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Kraft zunimmt ·
10. Vorrlohtrung nach Anspruch 1 -9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylindereinheit (15» 16) mit einer Druokmittelzuflußöffnung (17) Tersehen let, bei deren TJruckbeaufschlagung zunächst die silt dem Kolben (16) verbundene Zugstange (1Q_f 11) relativ zur. Hülse (12) verschoben wird, so daß öle Verankerungsvorrichtung (11, 12) betätigt wird und dann der Zylinder (15) relativ zum Kolben (16) derart verschoben wird, daß das zwischen dem Zylinder (15) tatä dem zu spaltenden Material (H) angeordnete Werkzeug (14) in das Bohrloch (h) eingetrieben wird, wobei eile Zugstange (10, 11) stets in der gleichen Richtung durch Zugkräfte beaufschlagt bleibt· .
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylindereinheit (15» 16) mit einer Druckmittelztiführungsöffnung

(18) versehen 1st, bei deren Druckbeaufschlagung nach dem Einrasten der zugfesten Kupplung (15t 19) zwischen dem Zylinder (15) und der Hülse (12) Infolge einer Relatiwerschlebung zwischen Kolben (16) und Zylinder (15) die Verankerung gelöst wird«,
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5-11, dadurch gekennzeichnet, daß das eintreibbare Werkzeug (14) als Keil ausgebildet ist, der die In das Bohrloch (h) eingeführte Hülse mit seiner Rückseite teilweise umgreift.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e -

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It e B η ? e i β Ii ι» β t, daß der Keil tlbev miss Mage fjesölmn «wrj miterBebiefllifth ansteigem-it* KellSTlache» aufweist, von denen öle erste sstua Spalten Öoe' Matot*lalß (H) und dea? eveite s;«m Abtreiben den »hge^alteten. Haterialbloßiiee (Mi) cii«üt_o

t Vorriohtutig «ach /üräpruel,. »3 oder 141 π a ύ xt τ a b E ts k.6 B η a e 1 η h ö e Ι» daß die lei if3Ji oben dee Keiler »at*b &iner Riohtung xmleend attßgoaiöüet ßitid« 10

15* Vorrichtung nach Anspruch 14» ä a d « r- e h g«·» k έ ti is 2 e i c b » e t, daß die KeilflUehe» dee in die Richtung welßeti» ia die der abgespaltete (M1) abtroibbar let*

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