DE3119694C2

DE3119694C2 - Steinspaltwerkzeug

Info

Publication number: DE3119694C2
Application number: DE19813119694
Authority: DE
Inventors: Friedhelm 8390 Passau Porsfeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1981-05-18
Publication date: 1983-05-19
Also published as: DE3119694A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Steinspaltwerkzeug mit einem Werkzeughalter, in dem mehrere in einer Reihe angeordnete Einzel-Spaltkeiie relativ zueinander bewegbar angeordnet sind, wobei die Einzel-Spaltkeile jeweils in einem mit einem inkompressiblen Medium gefüllten Zylindc.raum verschieblich gelagert und die Zylinderräume miteinander fluidv?^rbunden sind.

In den meisten Steinbrüchen, insbesondere Granitsteinbrüchen, wird nach wie yor mit den seit Jahrzehnten bekannten Fallkeilen nach Art eines Schmiedehammers gearbeitet Diese Spalteinrichtungen sind äußerst geräuschintensiv, beanspruchen sehr viel Platz, insbesondere Raumhöhe und stellen eine ernste Gefahr für die Gesundheit und Unversehrtheit der Bedienungsperson dar. Die mit derartigen Einrichtungen arbeitenden Personen haben meist den Verlust von ein oder zwei Fingern zu beklagen. Außerdem ist die Staubentwicklung bei diesen Spaltvorrichtungen sehr groß.

Die Gefährlichkeit und nachteilige Einwirkung der bekannten Spaltvorrichtungen auf den Benutzer hatte die Fachwelt schon frühzeitig erkannt. Daraus entwikkelte sich praktisch von Anfang an das große Bedürfnis, die bekannten Spaltvorrichtungen durch wesentlich weniger gefährliche, leisere und weniger staubintensive Spaltvorrichtungen zu ersetzen.

Dieses Bedürfnis führte u. a. zu Entwicklungen, wie sie z. B. in der FR-PS 14 48 921 beschrieben sind. Die dort vorgeschlagene Konstruktion konnte sich jedoch in der Praxis nicht durchsetzen, und zwar vornehmlich wegen des zu geringen Spaltwirkungsgrades. Das Spaltwerkzeug gemäß der FR-PS 14 48 921 umfaßt einen Werkzeughalter, in dem mehrere in einer Reihe angeordnete Einzel-Spaltkeile relativ zueinander be- «> wegbar angeordnet sind, wobei die Einzel-Spaltkeile jeweils in einem mit einem inkompressiblen Medium (öl) gefüllten Zylinderraum verschieblich gelagert und die Zylinderräume miteinander fluidverbunden sind. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß die Verschiebung des einen Spaltkeils eine Verschiebung des oder der anderen Spaltkeile in entgegengesetzter Richtung bewirkt. Es soll vermieden werden, daß auf unebenen Stetnoberflächen nur ein Teil des Spaltwerkzeages wirksam ist, insbesondere der größte Teil des Spaltwerkzeuges frei in der Luft hängt

Nachteilig ist bei der bekannten Konstruktion jedoch, daß zum einen die Zylinderräume durch Sackbohrungen mit ebener Grundfläche gebildet werden, deren Herstellung äußerst aufwendig ist Der Verbindungskanal ist sehr klein bemessen, so daß nur geringe Fluidmengen in kurzer Zeiteinheit von einem Zyünderraum zum anderen fließen können. Eine spontane gegenseitige Relatiwerschiebung der Einzelspaltkeile ist daher bei dem bekannten Werkzeug nicht möglich. Dies bedeutet, daß zur Anpassung der Einzel-Spaltkeile an die Oberflächenstruktur des zu spaltenden Steins relativ viel Zeit vergeht Die Anpassung an die Oberflächenstruktur muß jedoch zuerst abgewartet werden, bevor das Werkzeug mit Hochdruck beaufschlagt werden kann, um den Stein auseinanderzubrechen; denn nur eine vollständige Anpassung der Einzel-Spaltkeile an die Oberflächenstruktur des zu spaltenden Steins gewährleistet eine gleichmäßige Belastung der Einzel-Spaltkeile und Beaufschlagung des zu spaltenden Steins und damit eine glatte Bruchfläche. Demnach muß mit dem bekannten Spaltwerkzeug zweistufig gearbeitet werden. Der Arbeitstakt muß dabei für die Anpassung der Einzel-Spaltkeile an die Oberflächenstruktur des zu spaltenden Steins für eine relativ lange Zeit unterbrochen werden.

Der Fluidausgleich zwischen den einzelnen Zylinderräumen wird zudem erheblich dadurch gedrosselt daß bei Annäherung der Kolben an die obere Endstellung der Zunge zu dem seitlichen Verbindungskanal zwischen den einzelnen Zylinderräumen zusätzlich reduziert wird. Im praktischen Betrieb werden daher die den Einzel-Spaltkeilen zugeordneten Kolben selten gegen die stirnseitige Begrenzung des Zylinderraumes schlagen. Zwangsläufig entfällt daher bei der bekannten Lösung auch eine dadurch bewirkte zusätzliche Stoßspitze, die der Spaltwirkung des Werkzeuges förderlich ist.

Bei der Spaltung von sehr harten Steinen, z. B. Granitsteinen, schiebt der Arbeiter in der Praxis den zu spaltenden Stein von der frei zugänglichen Seite einer ein Ober- und Unterwerkzeug aufweisenden Spaltvorrichtung zwischen Ober- und Unterwerkzeug, wobei es in der Regel genügt, den Stein nur so weit zwischen Ober- und Unterwerkzeug zu schieben, daß ein oder zwei Einzel-Spaltkeile je Werkzeug zum Einsatz kommen. Dies genügt, um den Stein zu brechen. Aufgrund der oben geschilderten stark gedrosselten Fluidverbindung zwischen den einzelnen Zylinderräumen der bekannten Werkzeugkonstruktion würde eine nicht mehr tolerierbare Zeit vergehen, bis der oder die äußeren Spaltkeile mit der stirnseitigen Begrenzung der zugeordneten Zyiinderräume in mechanischen Kontakt kommen, um dann unter Hochdruckbeaufschlagung wirksam werden zu können. Würde man aber diesen mechanischen Kontakt nicht abwarten, erhielte man nur eine stark gedämpfte und damit weit weniger wirkungsvolle Spaltung.

Schließlich ist auch die Rückbewegung der Einzel-Spaltkeile bei der bekannten Konstruktion stark gedrosselt und dauert relativ lange. Die Arbeitsgeschwindigkeit wäre bei Verwendung der bekannten Spaltwerkzeuge relativ langsam.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Steinspaltwerkzeug der eingangs genannten und aus der FR-PS 14 48921 bekannten Art zu

schaffen, das zur Anpassung der einzelnen Spaltkeile an die jeweilige Steinhöhe und -struktur einen unmittelbaren und spontanen Mengen- und Druckausgleich der jeweils unterschiedlich verdrängten Fluidvolumina zwischen den einzelnen Zylinderräumen ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindimgsgemäß dadurch gelöst, daß die Zylinderräume an der den Spaltkeilen abgewandten Seite durch einen Zylinderkopf abgeschlossen sind, und daß die Fluidverbindung zwischen den Zylinderräumen durch eine an der den Zylinderräumen zugewandten Seite des Zyiinderkopfes angeordneten Nut gebildet ist

Die Zylinderräume sind bei der erfindungsgemäßen Konstruktion durchgehende Bohrungen, die im Gegensatz zu den Sackbohrungen nach der FR-PS 14 48 921 wesentlich einfacher hergestellt und oberflächenbehandelt (gehont) werden können. Der Abschluß der erfinchmgsgemäß ausgebildeten Zylinderräume an der den Spaltkeilen entgegengesetzten Seite erfolgt durch einen gesonderten Zylinderkopf, so wie er z. B. aus dem Motorenbau bekannt ist In diesen Zylinderkopf läßt Μ sich sehr einfach die erfindungsgemäße Fluidverbin-

gj dungs-Nut einarbeiten. Durch diese Nut ist eine im

ψ, wesentlichen ungedrosselte und damit spontan wirksa-

il me Fluidverbindung zwischen den einzelnen Zylinder-

!'•j räumen gewährleistet Dementsprechend bestehen bei

<-ί der erfindungsgemäßen Konstruktion auch keine

ψ\ Fluid-Verdrängungsprobleme bei einer Anpassung der

'■■■. Einzel-Spaltkeile an die Oberflächenstruktur oder Höhe

':;, des zu spaltenden Steins. Die Spaltkeil-Anpassung

ti erfolgt spontan und erfordert praktisch keine Unterbre-

|if chung des Arbeitstaktes.

■ Besonders wirkungsvoll ist die erfindungsgemäße

: Konstruktion bei Wirksamwerden von nur ein oder

/-; zwei Spaltkeilen, da diese praktisch ohne Verzögerung

ν in mechanischen Kontakt mit dem Werkzeughalter

i^s kommen, so daß ein ungedämpfter, durch den

.^? mechanischen Kontakt der wirksamen Spaltkeile mit

dem Werkzeughalter zusätzlich beschleunigter Spalteffekt erzielt wird.

Bei einer konstruktiven Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spaltwerkzeuges verbindet die erwähnte Nut zwei parallel zueinander angeordnete Zylinderräume, wobei die Doppelzylinder-Anordnung eine Halbierung des Systemdrucks (ca. 150 bar) bei unveränderter maximaler Spaltkraft (et* a 40 to bzw. 310 bar) ermöglicht Die Doppelzylinder-Anordnung hat aiso den Vorteil, daß die Hydraulik insgesamt schwächer dimensioniert sein kann, wodurch auch geringere Dichtungsprobleme entstehen.

Bei der konstruktiven Weiterentwicklung mit einer DoppeLylinderreihe werden also die sich daraus ergebenden Vorteile hinsichtlich der Dimensionierung der Systemhydraulik und die durch die fluidverbindungs-notbedingten und oben erwähnten Vorteile wirkungsvoll miteinander verbunden.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steinspaltwerkzeuges anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Steinspaltwerkzeug mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung, teilweise in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 das Steinspaltwerkzeug gemäß F i g. 1 im Schnitt längs Linie II-II in Fig. l.und

F i g. 3 das Steinspaltwerkzeug gemäß F i g. 1 mit abgenommenem Zylinderkopf teilweise in Draufsicht, teilweise im Schnitt.
Das in den F i g. 1 bis 3 schematisch dargestellte Steinspaltwerkzeug umfaßt einen Werkzeughalter 31 für einen Spaltkeil 10, der aus fünf in Spalt- bzw. Wirkrichtung des Spaltwerkzeuges relativ zueinander bewegbaren Einzel-Spaltkeilen 34,36,38,40,42 besteht

An ihrer, freien, dem zu spaltenden Steinmateria! zugekehrten Enden sind die Einzel-Spaltkeile 34—42 jeweils mit messerartigen Schneiden 60 versehen. Der Schaft der Einzel-Spaltkeile kann — wie hier — einen rechteckförmigen oder auch einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.

Der Werkzeughalter 31 umfaßt einen Zylinderkörper 44, einen Zylinderkopf 58, einen Spaltkeil-Aufnahmekörper 82 und ein zwischen Zylinderkörper 44 und Spaltkeil-Aufnahmekörper 82 angeordnetes Zwischenstück 84.

In dem Spaltkeil-Aufnahmekörper 82, der aus herstellungstechnischen Gründen mehrteilig ausgeführt sein kann, sind die Einzel-Spaltkeile 34—42 längsverschieblich gelagert bzw. geführt und gegen Ausknicken gesichert Im Zylinderkörper 44 .«?nd Zylinderräume 46, 46'. 48. 48', 50, 50', 52, 52' und S4, j4' vorgesehen, in denen mit den Einzel-Spaltkeilen in Verbindung stehende Hydraulikkolben 64,64', 66,66', 68,68', 70,70' und 72, 72' längsverschieblich gelagert iind. Die Abdichtung zwischen den Zylinderwänden und den Koloen erfolgt in an sich bekannter Weise mittels sich über den Umfang der Kolben erstreckender Automatik-Dachmanschetten 80.
Wie die F i g. 2 und 3 deutlich erkennen lassen, sind jedem Einzel-Spaltkeil jeweils zwei Zyiinderräume und damit zwei Hydraulikkolben zugeordnet Die Kraftübertragung vom Einzel-Spaltkeil auf die diesem zugeordneten Hydraulikkolben erfolgt jeweils über eine zwischen den Hydraulikkolben und dem Einzel-Spaltkeil angeordnete Druckplatte 74. Diese Druckplatte folgt natürlich den Bewegungen des entsprechenden Einzelspaltkeils bzw. der entsprechenden Hydraulikkolben. Diese Folgebewegungen führen die Druckplatten 74 innerhalb einer Ausnehmung 86 des zwischen dem Zylinderkörper 44 und dem Keilspalt-Aufnahmekörper S2 angeordneten Zwischenstücks 84 aus. Zwischen dem Zwischenstück 84 und dem Zylinderkörper 44 ist noch eine Kolbenführungs- und Dichtplatte 30 angeordnet. Zwischenstück 84, Kolbenführungs- und Dichtplatte 30, Zylinderkörper 44 und Zylinderkopf 58 sind durch Schrauben 26, 28 fest miteinander verbunden. Diese Schrauben erstrecken sich durch entsprechende Durchgangsbohrungen 20, 22 und 24 von Zylinderkopf 58, Kolbenführungs- und Dichtplatte 30 und Zwischenstück 84 hindurch und sind in mit diesen Durchgangsbohrungen jeweils fluchtende Innengewinde 18 im Zylinderkörper 44 eingeschraubt.

Die Zylinderräume 46, 46' ... 54, 54' sind über eine gemeinsame Fluidverbindung 56 miteinander verbunden. Die Fluidverbindung 56 wird durch eine an der Unterseite bzw. an der den Zylinderräumen zugewandten Seite des Zylinderkopfs 58 angeordnete Nut gebildet. Über diese Nut erfolgt ein Ausgleich zwischen den von den e'.izelnen Hydraulikkolben 64, 64' ... 72, 72' unterschiedlich verdrängten Flüssigkeitsvolumina sowie ein Druckausgleich, so daß alle Einzelspaltkeile beim Spaltvorgang stets gleichmäßig d:*ucfcbeaufschlagt sind. Als Flüssigkeit dient vorzugsweise Öl. Die Zylinderräume 46, 46'... 54, 54' sowie die fluidverbindende Nut 56 i,ind übsr in die Nut 56 mündende Leitungen 76, 76' befüllbar bzw. entleerbar. Die Leitungen 76, 76' befinden sich im Zylinderkopf 58 und sind mittels Dichtschrauben 78,78' verschließbar. Beim

Befüllen und Entleeren der erwähnten Zylinderräume werden vorzugsweise beide Dichtschrauben 78, 78' entfernt, um beim Befüllen einen Lufteinschluß und beim Entleeren die Entstehung von Unterdruck in den Zylinderräumen zu vermeiden.

Die Aufhängung der Einzei-Spaitkeile 34—42 im Werkzeughalter erfolgt jeweils durch einen Haltebolzen 9Z der sich durch ein sich in Verschieberichtung erstreckendes Langloch 90 in jedem Einzel-Spaltkeil hindurcherstreckt und entsprechend Fig.2 im Spaltkeil-Aufnahmekörper 82 befestigt ist. In Normalstellung der Einzel-Spaltkeile 34—42 befindet sich der Anschlagbolzen 92 jeweils etwa in der Mitte der Langlöcher (vgl. Spaltkeil 38 in Fi g. 1). Wenn sämtliche Einzel-Spaltkeile ihre Normalstellung einnehmen, befinden sich deren Schneiden 60 auf gemeinsamer Höhe bzw. Linie.

Entsprechend Fig. 1 ist der untere Spaltkeil-Aufnahmekörper 82 mittels Schrauben 16 am Zwischenstück 84

befestigt.

Entsprechend Fig.2 sind die unteren bzw. dem zu spaltenden Steinmaterial zugewandten Seiten des Zwischenstücks 84 und Spaltkeil-Aufnahmckörper 82 jeweils mit abgeschrägten Kanten 88 und 62 versehen. Dadurch wird sowohl die Verletzungsgefahr der Bedienungsperson als auch die Beschädigungsgefahr am Spaltwerkzeug erheblich herabgesetzt. Die abgeschrägten Kanten 62, 88 stellen eine Art Fortsetzung der Schneiden 60 dar.

Die Hin- und Herbewegung der Einzel-Spaltkeile 34, 42 ist durch die als mechanischer Anschlag dienende Kolbenführungsplaf'p 30 begrenzt, und zwar in Zusammenwirkung mit den Kolben einerseits (Begrenzung der Bewegung der Einzel-Spaltkeile nach unten) und den Druckplatten 74 (Begrenzung der Bewegung der Einzel-Spaltkeile nach oben) andererseits.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentensprüche;

1. Steinspaltwerkzeug mit einem Werkzeughalter, in dem mehrere in einer Reihe angeordnete Einzel-Spaltkeile relativ zueinander bewegbar angeordnet sind, wobei die Einzel-Spaltkeile jeweils in einem mit einem inkompressiblen Medium gefüllten Zylinderraum verschieblich gelagert und die Zylinderräume miteinander fluidverbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder- räume (46, 46', ... 54, 54') an der den Spaltkeilen (34—42) abgewandten Seite durch einen Zylinderkopf (58) abgeschlossen sind, und daß die Fluidverbindung zwischen den Zylinderräumen (46, 46',... 54, 54') durch eine an der den Zylinderräumen zugewandten Seite des Zylinderkopfes (58) angeordnete Nut (56) gebildet ist

2. Steinspaltwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Einzel-Spaltkeil (34—42) zwei Zylinderräume (46 und 46'; ... 54 und 54*) zugeordnet sind, und daß sämtliche Zylinderräume aber die Nut (56) fiuidverbunden sind.