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B e s c h r e i b u n g
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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spaltgerät für Gestein, Beton
u.dgl. spröd-harte Materialien, bestehend aus 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
n@ zur Keillanze komplementär keilförmigen Druckflächen eingreift und die Keilbacken
in Abhängigkeit vom Hub des Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheit mehr oder weniger
radial auseinanderdrängt.
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Derartige Spaltgeräte zum Zerlegen von Gestein, beispielsweise den
beim Abbau von Gestein in Steinbrüchen anfallenden gro@formatigen Steinblöcken,sind
bekannt (DE-BS 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 denn 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 bewahrt. Sie sind aber relativ schwer unci sperrig und insbesondere hat
die als mit dem Gehäuse der Kolben- Zylinder-Einheit verschraubter Topf ausgebildete
Keilbacken-Halterung einen großen Durchmesser, so daß die bekannten Geräte bei beengten
Platzverhältnissen, z.Bo wenn der stehengebliebene Kern einer Kerniochbohrung 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.
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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.
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Ausgehend von einem Spaltgerät der eingangs erwahnten Art wird diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am keillanzenaustrittsseitigen Ende
des- Zylindergehäuses eine von der Keillanze durchsetzte zangenartige Backenhal
terung mit einer quer zur Keillanzenvorschubrichtung verlaufenden durchgehenden
Backenaufnanme mit verengter.!ldndung angesetzt ist, in welche von gegenüberliegenden
Seiten
aus am zylinderseitigen Ende vorgesehene prismatische Befestigungsköpfe der Keilbacken
eingesetzt und querverschieblich gehalten sind.
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Bei dem so ausgebildeten Spaltgerät ist die Montage und Demontage
der Keilbacken sehr schnell durch Einschieben in die bzw. Entnahme aus der durch
gehenden und daher seitlich offnen Backenaufnahme möglich und die erfindungsgemäß
vorgesehene zangen artige 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 befestigte
rohrs förmigen Schafts vorgesehenen BacLenhalterungskopf in Querrichtung und hat
- mit Blickrichtung auf die Flachseiten des Backenhalterungskopfs - etwa T-Form5
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.
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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
gesichert0 Ein solcher z.B. aus Gummi oder elastomerem 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 aii der Keillanze in Anlage haltenden Andruck- bzw. Rückstellfedern.
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Schließlich wirkt er auch noch als federnder Tiefenanschlag in einer
Bohrung.
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Die Keilbacken sind - in Anpassung an die Vorbohrungen - so ausgebildet,
dos sie sich in ihrem von der Backenhalterung vorstehenden Bereich bei ganz zurEckgezogener
Keillanze zu einem zumindest abschnittsweise zylindrischen, entlang der axialen
Längsmittelebene geteilten langgestreckten Schaft mit kreisförmig begrenztem Querschnitt
ergänzen.
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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 SinfUhren der Keilbacken in die Vorbohrung
erleichtert, sondern der vordere konische Teil, der sich beispielsweise über etwa
1/3 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.
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Es empfiehlt sich, auch den Bacrkenhalterungskopf an wenigstens einer
seiner Flachseiten mit der Konizität des freien Endes des von den Keilbacken gebildeten
Schafts im wesentlichen entsprechend geneigten Ansohrägungen zu versehen. Insbesondere
bei dem oben erwähnten Anwendungsfall des Ausbrechens von Bohrkernen von Kernlochbohrungen
ist diese Ausgestaltung zweckmäßig, weil die Keilbacken
bei diesem
Anwendungsiall ja iiiciit in elSe mittig in den auszubrechenden Kern gebohrte Bohrung
eingeführt und der Kern gesprengt, sondern so verfahren wird, daß das zum Einsetzen
der Keilbacken vorzusehende Hilfsbohrlocil cü mit relativ geringem Durchmesser mit
einer Elektro-Schlagbohrmaschine 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 Kernlochbohrung die Keilbacken in eine Hilfsbohrung unmittelbar
im Wandbereich der Kernlochbohrung einzuführen.
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Um sicherzustellen, daX die Keillanze an ihrem vorderen, infolge der
Keilform relativ dünnen Ende während des Spaltvorgangs nicht beschädigt wird, ist
sie in komplementär keilförmige 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.
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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 der
Keilbacken eingearbeitet werden9 weil eine zusätzliche Bohrtiefe als vorsorglicher
Schutz zur Vermeidung von Beschädigungen der Keillanze nicht erforderlich ist.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindung ist die Keillanze
mit der Kolbenstange zu einem integralen Bauteil vereinigt, wodurch eine möglicherweise
störungsanfällige 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.
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Um das erfindungsgemäße Gerät trotz der relativ geringen Spaitwege
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.
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Die Srtindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigts Fig. 1 eine Seitenansicht
des erfindungsgemäßen Spaltgeräts; und Fig. 2 eine Schnittansicht, gesehen in Richtung
der Pfeile 2-2 in Fig. lo
Das in den Zeichnungsfiguren gezeigte9
in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße hydraulische Spaltgerät.
meist eine doppelt wirkende hydraulische Kolben-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 m ebenfalls ruLcht
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 Durchgangs öffnung
31 versehener Zylinderdeckel 32 abgedichtot eingesetzt, der von der an einem Ende
in den Kolben 16 eingeschraubten Kolbenstange 34 längsverschieblich durchsetzt wird0
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 A@beitsräume
26, 28 im Zylindergehäuse 14 durch auf dem Kolben 16 vorgesehene Dichtringe oder
die Befestigung des Zylinderdeckels 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 Arbeiteraums 26 mit dem Druckmedium erzielte, den Kolben in der Zeichnung nach
unten und somit die Kolbenstange aus dem Zylindergehäuse herausschiebende Vorschubkraft
großer als die bei Beaufschlagung des gegenüberliegenden Arbeitsraums 28 erzielte
REckzugskraft ist, da im ersten Fall die volle Kolben-Stirnfläche vom Druckmedium
beaufschlagt wird, während im zweiten Fall die Kolben-Stirnfläche abzüglich der
Querschnittsfläche der Kolbenstange wirksam wird.
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Am äußeren Ende der Kolbenstange 34 ist einstückig eine Keillanze
40 angesetzt, welche die Form eines sich in Richtung auf ihr freies Ende verjüngenden
Keils relativ geringer, üper 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 maulförmigem Backenhalterungskopf
48, der seinerseits mit einer quer zur Keillanzen-Vorschubrichtung von seiner einen
zur anderen Flachseite 50, 52
verlaufenden Backenaufnalune 54 mit
in Vorschubrichtung verengter Mündung 56 versehen ist, in welche von den gegenüberliegenden
Flachseiten aus die prismatischen Befestigungsköpfe 58 von Keilbacken 60 eingeschoben
sinde 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 Backenhalterungskopf hindurchtreten. In der in Fig. 1 gezeigten Arbeitsstellung,
in welcher der Kolben 16 am geschlossenen Ende des Zylindergehäu@@s 14 steht, d.h.
der Arbeitsraum 28 seine maximale Größe hat und die mit der Kolbens tange 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 dio- 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 einer arbeitet, deren Tiefe sich
vom backenkopfseitigen Ende aus in Richtung ZUill 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.
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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
aus einandergedrängt werden, bis sie am Ende des Arbeitshubes des Kolbens 16 die
in Fig. 2 in strichpunktierten Linien veranschaulichte Stellung haben. Die Befestigungsköpfe
5& der Keilbacken 60 verschieben sich dabei in der Backenaufnahwe 54 nach außen.
Wenn anschließend wiederum der Arbeitsraum 28 mit Druckmittel beaufschlagt und der
Kolben 16 dadurch in seine Ausgangsstellung zurückgeführt 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
68 aufweitbarer Ring/aus Gummi oder einem elastomerem Kunststoff spannt die Keilbacken
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 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-Keilbacken-in analoger Weise in der Backenhalterune
montiert werden können,
die dann wiederum durch Überstreifen des
elastisch aufweitbaren Rings 68 in der Backenhalterung 48 fixiert werden.
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Der Backenhalterungskopf 48 ist zweckmäßig an einer Flachseite, und
zwar an der in Fig. 2 links liegenden Flachseite in etwa der Konizität des konischen
Bereichs 62 der Keilbacken entsprechend mit einer Anschrkgung 70 vorsehen, wodurch
das Arbeiten mit schräg gehaltenem Spaltgerät 10 in einer Bohrung, z.B. beim Ausbrechen
de3 Kerns einer Kern lochbohrung, in der Nähe der Bohrungswandung erleichtert wird,
wobei an dieser Seite @ch noch die Übergangsbereiche zwischen der angeschrägten
Flachseite 70 und den schmalen Begrenzungsflächen des Backenhalterungskopfs 48 zusätzlich
abgeschrägt werden können, um so ein möglichst dichtes Anschmiegen des Backenhalterungskopfs
an die Bohrung wandung 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 der in Fig. 2 dargestellten zurückgezogenen
Arbeitsstellung sind die Keilbacken 60 um das Maß des Kolbenhubs a länger als die
Keillanze 40.