DE3211580A1 - Vorrichtung zum mechanischen sprengen von gestein - Google Patents

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Sprengen von Gestein oder dergleichen, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine derartige Vorrichtung, im folgenden kurz Steinspalter genannt, umfaßt eine in ein Bohrloch in dem Gestein einführbare Keil-Anordnung mit einem durch einen Hydraulikzylinder oder einen ähnlichen Antrieb in Längsrichtung hin- und hergehend beweglichen Keil.

Bei herkömmlichen Steinspaltern der gattungsgemäßen Art haben sich verschiedene Probleme ergeben. Eins dieser Probleme besteht darin, daß es schwierig ist, die Keil-Anordnung hinreichend tief in das Bohrloch in dem zu spaltenden Felsen oder Gesteinsblock einzuführen. Diese Schwierigkeit ergibt sich daraus, daß das Bohrloch üblicherweise nicht genau eine zylindrische Form aufweist, sondern üblicherweise leicht gekrümmt verläuft und unregelmäßig geformte Wandflächen aufweist. Selbst wenn die Keil-Anordnung im Querschnitt kleiner ist als der Nenndurchmesser des Bohrlochs, kommt es daher leicht vor, daß sich der Steinspalter in dem Bohrloch verklemmt, bevor in voller Tiefe in dieses Bohrloch eingeführt ist.

Ein herkömmlicher Weg, diesem Problem zu begegnen, besteht darin, zwei zu der Keil-Anordnung gehörende und den Keil gleitend verschiebbar zwischen sich aufnehmende Führungsorgane an ihrem vorderen oder unteren Ende erheblich dicker auszubilden als im übrigen Bereich und in dem zu spaltenden Felsblock Bohrlöcher mit entsprechend großem Durchmesser anzubringen. Diese bekannte Lösung hat jedoch den Nachteil, daß der obere?schlan-

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kere Abschnitt der Keil-Anordnung nicht an der Wandoberfläche des Bohrloches anliegt und folglich beim Auseinandersprengen des Felsblocks nicht mitwirkt. Da die Keil-Anordnung nur in dem dickeren unteren Bereich gegen das Gestein angedrückt wird, treten beim Auseinanderspringen des Gesteins in dem unteren Bereich entsprechend hohe Gegenkräfte auf. Dies erhöht die Gefahr, daß der Keil durch zu hohen Druck und entsprechend hohe Reibung zwischen den Führungs-Organen eingeklemmt wird. Darüber hinaus kam es häufig vor, daß der schlankere Abschnitt der Keil-Anordnung beim Vortrieb des Keils aufgrund der auftretenden hohen Spannungen verbogen wurde. Die Stabilität dieses schlankeren Abschnitts der Keil-Anordnung begrenzt ferner die Kraft, mit der der Keil mit Hilfe des Hydraulik-zylinders vorgetrieben werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß dieser herkömmliche Steinspalter überhaupt nicht mohr benutzt werden kann, falls der Durchmesser des Bohrlochs aufgrund der Abnutzung des Bohrkopfes verringert ist, so daß es in diesem Fall unumgänglich ist, den Bohrkopf zu ersetzen.

Ein weiteres durch den bisherigen Stand der Technik ungelöstes Problem ergibt sich beim Sprengen besonders großer Gesteinsblöcke oder dergleichen. Die meisten zur Zeit verfügbaren Steinspalter sind für Bohrlöcher vorgesehen, deren Durchmesser im Bereich von 40 bis 60 mm liegt und rufen beim Vortrieb des Keils Spalten in dem Gesteinsblock hervor, deren Breite höchstens 15 bis 20 mm beträgt. Dies ist jedoch zum Spalten besonders großer Gesteinsblöcke oder zum Zertrümmern sehr dicker Gesteinsformationen nicht ausreichend. In solchen Fällen wird üblicherweise der Steinspalter, nachdem der Keil zum ersten Mal vorgetrieben wurde, wieder aus dem Bohrloch zurückgezogen und die Führungsorgane für den Keil werden

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durch dickere Führungsorgane ersetzt oder mit Abstandshaltern unterlegt. Sodann wird der Steinspalter erneut in das Bohrloch, dessen Durchmesser bereits durch den ersten Arbeitsgang vergrößert ist, eingeführt und der Keil erneut vorgetrieben.

Durch die erforderlichen Arbeitsgänge wie Austauschen der Führungsorgane oder Einsetzen von Abstandshaltern, ist dieses herkömmliche Verfahren verhältnismäßig mühsam und zeitraubend. Hinzu kommt, daß die Wand des Bohrloches, die während des ersten Arbeitsganges aufgebrochen wurde, beim Herausziehen und erneuten Einführen des Steinspalters ausbricht, so daß der nachfolgende Arbeitsgang aufgrund der Vergrößerung des Durchmessers des Bohrloches trotz der Verwendung von Abstandshaltern oder dickerer Führungsorgane wesentlich weniger wirksam, ist.

Als Alternative zu der oben beschriebenen üblichen Praxis kann daran gedacht werden, den Vortriebsweg des Keils zu erhöhen, diese Lösung läßt sich jedoch nicht verwirklichen oder ist zumindest sehr unwirtschaftlich, da in diesem Fall sehr tiefe Löcher in das Gestein gebohrt werden müssen und außergewöhnlich langhubige Hydraulik-SS zylinder erforderlich sind.

Ein weiteres Problem bei dem herkömmlichen Steinspalter besteht in der Wahl eines geeigneten Durchmessers für das Bohrloch, das den Steinspalter aufnehmen soll. Wenn die sprengende Kraft der herkömmlichen Vorrichtung zur Erhöhung der Effektivität vergrößert werden soll, muß die Keil-Anordnung im Querschnitt entsprechend vergrößert werden, damit sie den stärkeren Kräften standhält. Folglich muß auch der Durchmesser des Bohrlochs vergrößert werden. Je größer jedoch die Bohrlöcher sind, um so

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länger dauert es, diese Bohrlöcher herzustellen und desto höher sind die dazu erforderlichen Kosten.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, die oben genannten Nachteile zu überwinden und eine vereinfachte, kostengünstig herzustellende Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die zur wirksamen Spaltung von Gestein, Betonteilen oder dergleichen in Bohrlöcher von geringerem Durchmesser als bisher üblich einführbar ist und den beim Sprengen des Gesteins auftretenden Kräften besser standhält.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Ein erfindungsgemäßer Steinspalter umfaßt einen Keil, der an seinem dickeren Ende mit einem in Längsrichtung hin-und hergehend verschiebbaren Stößel eines Antriebs, beispielsweise eines Hydraulikzylinders verbunden ist. An den gegenüberliegenden, gegeneinander geneigten Seitenflächen des Keils erstrecken sich zwei Führungsorgane, die derart nachgebend gegen den Keil gespannt sind, daß sie eine gleitende Bewegung des Keils in Längsrichtung gestatten. Die durch die Führungsorgane und den zwischen ihnen befindlichen Keil gebildete Anordnung ist insgesamt von dem Antriebszylinder zu ihrem vorderen Ende verjüngt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ferner eine Verbindungs-Einrichtung, die die Führungsorgane derart mit dem Antriebszylinder verbindet, daß sie die Führungsorgane in Längsrichtung des Keils festlegt, die jedoch ein seitliches Auseinander- und Zusammenrücken der Führungsorgane entsprechend der Längsverschiebung des Keils mit dem Stößel des Antriebszylinders gestattet.

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Wenn der erfindungsgemäße Steinspalter beispielsweise zur Zertrümmerung einer dicken Gesteinsformation eingesetzt wird, wird die durch den Keil und die Führungsorgane gebildete Keil-Anordnung zunächst c so weit wie möglich in ein Bohrloch in der Gesteinsformation eingeführt. Der Durchmesser dieses Bohrlochs ist nur wenig größer als der Durchmesser der Keil-Anordnung an ihrer schmälsten Stelle, d. h. an ihrem unteren Ende. Sodann wird der Keil nach unten

-φ in das Bohrloch vorgetrieben, so daß in der Gesteinsformation ein Spalt entsteht und das Bohrloch entsprechend aufgeweitet wird. Im nächsten Schritt kann daher die Keil-Anordnung tiefer in das Bohrloch eingeführt werden. Nachdem die Führungsorgane wiederum

1c so weit wie möglich in das aufgeweitete Bohrloch eingeführt wurden, wird der Keil erneut vorgetrieben und dadurch der Spalt in dem Gestein verbreitert. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis die Gesteinsformation vollständig aufgesprengt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Steinspalter steht somit während des Vortriebs des Keils die Keil-Anordnung aufgrund ihrer zum vorderen Ende verjüngten Form in engem Kontakt mit der Wand des Bohrlochs, so daß die Kraft des Keils im wesentlichen auf der gesamten Länge im Sinne einer Verbreiterung des Spaltes auf das Gestein wirkt. Aus diesem Grund kann der Keilwinkel verringert werden, so daß zum Vortrieb des Keils eine verhältnismäßig geringe Antriebskraft ausreichend ist. Da ferner

2Q die gleitend gegeneinander verschiebbaren Oberflächen des Keils und der Führungsorgane keinen räumlich begrenzten Spitzenbelastungen ausgesetzt sind, ist die Gefahr einer ungleichmäßigen Abnutzung und eines Einklemmens des Keils zwischen den Führungsorganen erheblieh verringert. Die nach vorn verjüngte Form der Keil-Anordnung ist darüber hinaus auch im Hinblick auf

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eine erhöhte Stabilität und Widerstandsfähigkeit gegen Zug und Biegebeanspruchungen vorteilhaft, so daß die Vortriebskraft des Antriebszylinders auf Wunsch ohne weiteres erhöht werden kann. 5

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nach einer vorläufigen Aufweitung des Bohrloches die Keil-Anordnung lediglich tiefer in das Bohrloch eingeführt zu werden braucht, so daß es nicht erforderlich ist, die Führungsorgane auszuwechseln oder mit Abstandshaltern zu unterlegen. Die verjüngte Form der Keil-Anordnung ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn das Bohrloch nicht genau zylindrisch ist. Während es bei herkömmlichen Steinspalters schwierig oder unmöglich war, die Keil-Anordnung mit ihrem verdickten unteren Ende in derartige Bohrlöcher einzuführen, kann das verjüngte oder zugespitzte untere Ende des erfindungsgemäßen Steinspalters ohne Schwierigkeiten in ausreichender Tiefe in das Bohrloch eingeführt werden. Wegen der Möglichkeit, die Keil-Anordnnung nach und nach tiefer abzusenken und das Bohrloch dabei schrittweise aufzuweiten, ergeben sich selbst dann keine nennenswerten Schwierigkeiten, wenn das Bohrloch ursprünglich erheblich von der idealen Form abweicht. Da es ferner nach der vorläufigen Aufweitung des Bohrloches nicht erforderlich ist, die Pührungsorgane wieder aus dem Bohrloch zurückzuziehen, ist außerdem die Gefahr verringert, daß die Wand des Bohrlochs ausbricht.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der oben beschriebenen Art und Weise der Verbindung der Führungsorgane mit dem Zylinderkörper des Antriebs. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Verbindungs-Einrichtung zwei Paare einander gegenüberlie-

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gender Blattfedern, die sich zwischen Halterungen an dem Zylinderkörper und weiteren Halterungen an den Führungsorganen erstrecken. In einer Ausführungsform sind die Blattfedern in einer Ebene mit den Führungsorganen ausgerichtet. In einer anderen Ausführungsform sind die Blattfedern untereinander parallel und der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Blattfedern eines jeden Paares ist geringer als der Abstand, den die oberen Enden der Führungsorgane miteinander bilden, wenn sich der Keil in einer am weitesten zurückgezogenen Position befindet. Beide Ausführungsformen sind geeignet, Biegemomente im Verbindungsbereich zwischen den Führungsorganen und den daran befestigten Halterungen während des Vortriebs des Keils zu verringern.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbexspiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine teilweise aufgeschnittene

Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Steinspalters;

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-

II in Fig. 1 und zeigt einen Keil sowie dessen Führungseinrichtungen;

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-in und zeigt den Keil und die Füh

rungseinrichtung in anderer Höhe;

Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1 und zeigt lediglich die Führungseinrichtungen für den Keil;

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Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie V-V

in Fig. 1 und zeigt Einrichtungen zur Verbindung der Führungsorgane rcit einem Antriebszylinder;
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Fig. 6 zeigt die Verbindungseinrichtungen in einer teilweise aufgeschnittenen Seitenansicht in Richtung des Pfeils VI in Fig. 1;
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Fig. 7 . ist eine Ansicht ähnlich Fig. 1 und

zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steinspalters;

Fig. 8 ist ein Schnitt längs der Linie VIII-

VIII in Fig. 7 und zeigt den Keil sowie abgewandelte Führungseinrichtungen;

Fig. 9 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung von Einzelheiten des Steinspal

ters aus Fig. 7;

Fig. 10 ist eine vergrößerte Ansicht einer weiteren Einzelheit des Steinspalters aus Fig. 7, mit Blick in Richtung des Pfeils X

in Fig. 7;

Fig. 11 ist ein Schnitt längs der Linie XI-XI

in Fig. 7 und zeigt abgewandelte Ausführungsformen der Verbindungs-Einrich

tungen ;

Fig. 12 ist ein Schnitt längs der Linie XII-XII

in Fig. 7;
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Fig. 13 veranschaulicht schematisch die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Steinspalters;

Fig. 14 ist eine schematische Darstellung abgewandelter Führungseinrichtungen für den Keil;

Fig. 15 ist ein Schnitt ähnlich Fig. 3 und zeigt in abgewandelter Ausführung den

Keil und die Führungseinrichtungen.

In Fig. 1 bis 6 ist ein erstes Ausüfhrungsbeispiel eines mechanisch angetriebenen und mit Hilfe eines Keils betätigten Steinspalters 10 gemäß der Erfindung. Dieser Steinspalter 10 umfaßt im wesentlichen folgende Baugruppen:

1. einen linearen Antrieb 12 mit einem hin- und hergehend beweglichen Stößel 14,

2. einen langgestreckten, starr mit dem Stößel 14 des Antriebs 12 verbundenen Keil 16,

3. zwei an gegenüberliegenden, aufeinander zulaufenden Seitenflächen des Keils 16 angebrachte Führungsorgane 18, die mit Hilfe zweier Ringe 20,22 aus elastschem Material derart nachgebend gegen den Keil gespannt sind, daß sie eine Längsverschiebung des Keils 16 in bezug auf die Führungsorgane 18 gestatten, und

4. zwei Paare gegenüberliegend angeordneter flacher Federn oder Blattfedern 24,26, die die Führungsorgane 18 derart mit dem Antrieb 12 verbinden, daß

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sie eine Längsverschiebung der Organe 18 in bezug auf den Antrieb 12 verhindern, jedoch bei der Längsverschiebung des Keils 16 eine seitliche Bewegung der Führungsorgane 18 von dem Keil 16 weg oder auf diesen zu ermöglichen.

In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem linearen Antrieb 12 um einen Hydraulik-Zylinder. Daher wird der Antrieb im folgenden als Zylinder 12 bezeichnet. Der Keil 16 weist an seinen entgegengesetzten Enden eine breite Stirnfläche 28 und eine schmale Stirnfläche 30 auf und ist mit seiner breiten Stirnfläche 28 starr mit dem Stößel 14 des Zylinders 12 verbunden, so daß er nach vorn oder abwärts vorgetrieben und wieder in die in der Zeichnung dargestellte Position zurückgezogen werden kann. In einer Seitenansicht entsprechend Fig. 1 weist der Keil 16 eine zweiseitige Symetrie auf. Der Keil ist von dem Stößel 14 des Zylinders 12 aus zu seinem vorderen Ende hin verjüngt.

Wenn sich der Keil 16 in seiner zurückgezogenen Stellung befindet, liegt sein vorderes Ende etwas weiter zurück als die vorderen Enden der Führungsorgane 18, die auch in Fig. 2, 3 und 4 zu erkennen sind.

Die beiden Führungsorgäne 18 erstrecken sich entlang den gegenüberliegenden, zueinander geneigten Schrägflächen oder Arbeitsflächen des Keils 16. Die rückwärtigen Enden der Führungsorgane 18, d. h. die oberen Enden in Fig. 1, liegen in gewissem Abstand unterhalb der breiten Stirnfläche 28 des Keils 16, wenn sich dieser in seiner zurückgezogenen Stellung befindet. Im dargestellten Beispiel weisen die beiden "ührungsorgane über ihre gesamte Länge einen in Form und Größe gleichbleibenden Querschnitt auf. Wie in Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, weisen die Führungsorgane 18 ebene Innenflächen 32

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und konvex gewölbte Außenflächen 34 auf. Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist somit die aus den Führungsorganen 18 und dem dazwischen eingefügten Keil 16 gebildete Anordnung insgesamt von dem Zylinder 12 aus zu ihrem vorderen Ende hin verjüngt.

Obwohl die ebenen Innenflächen 32 unter der Voraussetzung, daß die Reibung nicht zu hoch ist, unmittelbar mit dem Keil 16 in gleitender Berührung stehen können, ist die Verwendung einer zusätzlichen reibungsmindernden Auskleidung vorzuziehen. Bei der hier beschriebenen· Ausführungsform ist diese reibungsmxndernde Auskleidung durch flache Streifen 36 aus reibungsminderndem Material gebildet, die an den Innenflächen 32 der Führungsorgane 18 anliegen, wie in Fig. 1 bis 4 gezeigt ist. Jedes der Führungsorgane 18 weist zwei Flansche 38 auf, die sich, nach innen vorspringend, parallel zueinander entlang den entgegengesetzten längsverlaufenden Rändern der Innenflächen 32 erstrecken und auf diese Weise den an dieser Innenfläche 32 anliegenden reibungsmindernden Streifen 36 gegen seitliche Verschiebung sichern. Gem. Fig. 1 weist jedes der Führungsorgane 18 darüber hinaus zwei Flansche 40,42 auf, die am oberen bzw. unteren Ende des Führungsorgans nach innen vorspringen und den Streifen 36 gegen Verschiebung in Längsrichtung sichern. Die aus elastischem Material wie Gummi oder dergleichen bestehenden Ringe 20, 22 umgeben die Führungsorgane 18 an ihren oberen und unteren Enden. Diese Ringe 20,22 halten die Führungsorgane 18 zusammen und gewährleisten, daß die Führungsorgane 18 beim Vortrieb des Keils 16 auseinanderrücken und sich beim Zurückziehen des Keils 16 wieder aufeinander zubewegen.

In Fig. 1, 5 und 6 ist mit 44 eine Verbindungs-Einrichtung bezeichnet, die die beiden Paare gegenüberliegend

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angeordneter Blattfedern 24,26 umfaßt und dazu dient, die Führungsorgane 18 in der zuvor beschriebenen Weise mit dem Zylinder 12 zu verbinden. Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung umfaßt die Verbindungseinrichtung 44 ferner ein Paar erster Halterungen 46, die in Abstand parallel zueinander in Vorwärtsrichtung des Keils 16 von dem Zylinder 12 vorspringen. Die Halterungen 46 befinden sich auf entgegengesetzten Seiten des Stößels 14 des Zylinders 12, bzw. des Keils 16 und erstrecken sich jeweils rechtwinklig zu dem Keil. Ein Paar zweiter Halterungen 48 ist an den oberen Enden der Führungsorgane 18 vorgesehen. Die zweiten Halterungen 48 verlaufen im Abstand parallel zueinander und parallel zu den ersten Halterungen 46. Die einander paarweise gegenüberliegenden Blattfedern 24 und 26 erstrecken sich zwischen den Halterungen 48 und 46 und sind an mit 50 bzw. 52 bezeichneten Punkten durch Schrauben oder dergleichen an den ersten und zweiten Halterungen 46,48 befestigt. Die beiden Paare von Blattfedern 24,26 befinden sich somit in Abstand zueinander an entgegengesetzten Seiten des Keils 16 und sind parallel zueinander ausgerichtet.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht ferner darin, daß die paarweise gegenüberliegenden Blattfedern 24,26 in einer Ebene mit den Führungsorganen 18, genauer gesagt mit deren Innenflächen 32 ausgerichtet sind und daß die einzelnen Blattfedern eines jeden Paares nach oben, von den Führungsorganen aus in Richtung auf den Zylinder 12, auseinanderlaufen. Durch diese Anordnung der Blattfedern werden unerwünschte Biegemomente beseitigt, die beim Vortrieb des Keils 16 auf die Verbindungen zwischen den Führungsorganen 18 und den Halterungen 48 wirken würden, wenn die Blattfedern eines jeden Paares parallel zueinander ausgerichtet wären und der Abstand

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zwischen ihnen größer als die Breite des dazwischenliegenden Abschnitts des Keils 16 wären. Die oben beschriebene Anordnung der Blattfedern ermöglicht es darüber hinaus, den Hub- oder Vortriebsweg des Keils 16 hinreichend groß zu wählen. Obwohl bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei Paare gegenüberliegend angeordneter Blattfedern vorgesehen sind, kann der gleiche zweck mit nur einem einzigen Paar Blattfedern erreicht werden, wenn die Breite jeder einzelnen Blattfeder annähernd der Breite der Halterungen 46 und 48 entspricht.

In Fig. 7 bis 12 ist eine andere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steinspalters gezeigt. Soweit Einzelheiten der im folgenden beschriebenen Ausführungsform Einzelheiten der zuvor beschriebenen Ausführungsform entsprechen, werden sie mit Bezugszahlen bezeichnet, die jeweils um den Wert 100 größer sind als die Bezugszahlen der entsprechenden Einzelheiten des in Fig. 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiels. Einzelheiten, die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 6 keine Entsprechung haben, werden mit Bezugszahlen größer als 160 bezeichnet.

Der in Fig. 7 gezeigte Steinspalter 110 umfaßt einen Hydraulikzylinder 112 mit einem Stößel 114, einen langgestreckten Keil 116, der mit seiner breiteren Stirnfläche 128 starr mit dem Stößel 114 des Zylinders 112 verbunden ist, zwei mit reibungsmindernden Auskleidungen 136 versehene Führungsorgane 118, die sich entlang der gegenüberliegenden, gegeneinander geneigten Seiten des Keils 116 erstrecken und durch an den entgegengesetzten Enden vorgesehene Verbindungsorgane 120,122 aus elastischem Material derart gegen den Keil 116 gespannt sind, daß sie diesen in Längsrichtung

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verschiebbar zwischen sich aufnehmen, sowie zwei Paare gegenüberliegend angeordneter Blattfedern 124, 126, die die beiden Führungsorgane 118 derart mit dem Zylinder 112 verbinden, daß sie bei der Längsverschiebung des Keils 116 voneinander weg und aufeinander zu beweglich sind.

Der Zylinder 112 und der Keil 16 sind jeweils vollkommen identisch mit dem Zylinder 12 und dem Keil 16 des zuvor beschriebenen Steinspalters 10. Auch die Art und Weise, in der diese Bauteile miteinander verbunden sind, ist der obigen Beschreibung des Steinspalters 10 zu entnehmen. Wie jedoch besonders aus Fig. 8 hervorgeht, unterscheiden sich die Führungsorgane 118 und

die reibungsmindernden Auskleidungen 136 hinsichtlich ihrer Querschnittsform leicht von den Fürhungsorganen 18 und den reibungsmindernden Auskleidungen 36 des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels. Jedes der Führungsorgane 118 weist ähnlich den Führungsorganen 18

eine ebene Innenfläche 132 und eine konvex gewölbte Außenfläche 134 auf. An den gegenüberliegenden längs verlaufenden Rändern der Innenflächen 132 sind Flansche 138 vorgesehen, die jedoch weiter nach innen aufeinanderzu vorspringen als die Flansche 38 der Führungs-

organe 18. Auf der gesamten Länge der Führungsorgane 118 umgreifen die Flansche 138 von außen den Keil 116 und sichern diesen somit gegen seitliche Verschiebung .

Die zusammen mit den Führungsorganen 118 verwendeten reibungsmindernden Auskleidungen 136 haben jeweils die Form eines Profilstreifens mit U-förmigem Querschnitt. Der Profilstreifen bedeckt die Innenfläche 132 und die einander zugewandten Oberflächen der seitlichen Flansche 138 des Führungsorgans 118 und steht in gleitender Be-

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rührung mit dem Keil 116.

In Fig. 9 und ebenso in Fig. 7 sind ferner nach außen gebogene Laschen 160, 162 der die reibungsmindernde Auskleidung 136 bildenden Profilstreifen zu erkennen. Die Laschen 160,162 liegen an den Stirnflächen an den oberen bzw. unteren Enden der Führungsorgane 118 an. Die aus elastischem Material wie Gummi oder dergleichen bestehenden Verbindungsorgane 120,122 sind mit Hilfe von Schrauben 164 und 166 zusammen mit den Laschen 160, 162 an den Stirnflächen der Führungsorgane 118 angeschraubt.

Wie am besten in Fig. 9 zu erkennen ist, weist das obere elastische Verbindungsorgan 120 eine rechteckige öffnung 168 auf. Der Keil 116 steht mit der öffnung 168 in Passeingriff und ist durch diese öffnung gleitend verschiebbar. Das untere elastische Verbindungsorgan 122 weist ebenfalls eine rechteckige öffnung oder einen Schlitz 170 auf,wie ebenfalls in Fig. 9 und in vergrößertem Maßstab in Fig. 10 gezeigt ist. Der Schlitz 170 umschließt eng den dünnen vorderen Bereich des Keils 116, wenn dieser über die unteren Enden der Führunqsorgane 118 hinaus durch den Schlitz 170 hindurch . vorgetrieben wird. Gegenüber den elastischen Ringen 20, 22 der Ausführungsform aus Fig. 1 bis 6 haben die elastischen Verbindungsorgane 120,122 den Vorteil, daß sie nicht nur die Führungsorgane 118 nachgebend gegen den Keil 116 spannen, sondern darüber hinaus das Eindringen von Fremdkörpern wie beispielsweise Stein-Bruchstücken zwischen die aneinander vorbeigleitenden Oberflächen des Keils 116 und der reibungsmindernden Auskleidung 136 der Führungsorgane 118 verhindern.

In Fig. 7,11 und 12 ist die Verbindungseinrichtung

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mit den beiden Paaren gegenüberliegender Blattfedern 124,126 gezeigt, die die Führungsorgane 118 in der genannten Weise mit dem Zylinder 112 verbinden. Die Verbindungseinrichtung 144 umfaßt ferner zwei Paare gegenüberliegend angeordneter Halterungen 146, die an entgegengesetzten Seiten des Stößels 114 und des Keils 116 von dem Zylinder 112 vorspringen. Zwei weitere einander gegenüberliegende Halterungen 148 sind an den oberen Enden der Führungsorgane 118 vorgesehen und erstrecken sich quer über die gegeneinander geneigten Arbeitsflächen desKeils 116. Die beiden Blattfeder-Paare 124, 126 erstrecken sich zwischen den beiden Paaren von HaI-terunqen 146 an dem Zylinder 112 und dem Paar von Halterungen 142 anden Führungsorganen 118 und sind an mit 150 und 152 bezeichneten Punkten mit Hilfe von Schrauben oder auf andere Weise an den Halterungen befestigt. Die beiden Blattfeder-Paare sind somit an entgegengesetzten Seiten des Keils 116 vorgesehen, und die Blattfedern eines jeden Paares erstrecken sich parallel zueinander in einem Abstand, der geringer ist als der Abstand zwischen den oberen Enden der Führungsorgane 118, wenn sich der Keil 116 in seiner in Fig. 7 gezeigten, am weitesten zurückgezogenen Position befindet.

Der in dieser Weise verringerte Abstand zwischen den Blattfedern der Paare 124 oder 26 stellt eine wichtige Besonderheit dieser abgewandelten Ausführungsform 144 der Verbindungs-Einrichtung dar. Da die Blattfedern nur wenig von der Achse oder der Symetrieebene des Keils entfernt sind, treten beim Vortrieb des Keils 116 an den Verbindungen zwischen den Führungsorganen 118 und den Halterungen 148 keine übermäßigen Biegemomente auf.

Die Wirkungsweise ist bei den beiden hier beschriebenen Ausführungsbeispielen 10 und 110 des erfindungsgemäßen

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Steinspalters im wesentlichen gleich, so daß die Wirkungsweise beider Ausführungsformen im folgenden zusammen anhand der Fig. 13 erläutert werden kann. Diese Figur zeigt den Steinspalter 10 oder 110 während des Spaltens einer Gesteinsformation 172. Der Vorgang des Spaltens beginnt damit, daß ein oder mehrere Löcher 174 in gewünschter Tiefe in die Gesteinsformation 172 gebohrt werden. Der Durchmesser der Bohrlöcher 174 braucht nur geringfügig größer zu sein als der Abstand zwischen den Außenflächen der beiden Führungsorgane 18 oder 118, wenn diese den Keil 16 oder 116 in der zurückgezogenen Stellung zwischen sich aufnehmen, gemessen an der schmälsten Stelle des Steinspalters, also an dessen vorderem Ende.
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Der Steinspalter 10 oder 110 wird dann so tief wie möglich in das Bohrloch 174 eingeführt. Aufgrund des geringen Durchmessers des Bohrlochs 174 kann der Steinspalter zunächst nur mit einem unteren Endbereich der Führungsorgane 18 oder 118 in das Bohrloch 174 eindringen. Die Länge dieses Endbereichs ist mit D1 bezeichnet und stellt nur- einen Bruchteil der Gesamtlänge des Steinspalters dar. Im nächsten Schritt wird der Zylinder 12 oder 112 des Steinspalters betätigt und dadurch der Keil 16 oder 116 nach unten vorgetrieben. Der Keil drängt dabei die Führungsorgane 18 oder 118 nach außen, so daß die Gesteinsformation 172 aufbricht. Da der Steinspalter nur ein verhältnismäßig kurzes Stück in das Bohrloch eingedrungen ist, ist für den Vortrieb des Keiles nur eine verhältnismäßig geringe Betätigungskraft der Hydraulik-Einrichtung erforderlich, und auf die miteinander in gleitender Berührung stehenden Oberflächen des Keils und der reibungsmindernden Auskleidung wird kein übermäßig hoher Druck ausgeübt.
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Zum Spalten kleinerer Felsblöcke oder Betonteile ist ein einmaliger Vortrieb des Keils entsprechend der obigen Beschreibung ausreichend. Von der hier betrachteten Gesteinsformation 172 soll jedoch angenommen werden, daß sie eine erhebliche Dicke aufweist, so daß zu ihrer Spaltung mehrere derartige Vortriebe des Keils erforderlich sind. Der Keil wird daher vorübergehend zurückgezogen, so daß die Führungsorgane wieder zusammenrücken. Obwohl die bei dem ersten Vortrieb des Keils erzeugten Spalten in der Gesteinsformation sich beim Zurückziehen des Keils zu einem gewissen Grad wieder schließen, so daß die Weite der öffnunq, in die der Steinspalter eingeführt ist, wieder abnimmt, bleibt die Weite der öffnung doch etwas größer als der ursprüngliche Durchmesser des Bohrloches. Der Steinspalter kann daher nunmehr zu einer größeren Tiefe D2 in das Bohrloch eingeführt werden. Beim anschließenden Vortrieb des Keils werden die Spalten in der Gesteinsformation in dem Maße aufgeweitet, wie die Führungsor- gane 18 oder 118 aufeinanderrücken. Der oben beschriebene Arbeitszyklus wird so oft wiederholt, bis die gesamte Gesteinsformation zertrümmert ist.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind lediglich als Beispiel zu verstehen. Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen denkbar. Beispielsweise brauchen die Führungsorgane 18,118 nicht notwendigerweise auf ihrer gesamten Länge einen in Form und Größe gleichbleibenden Querschnitt aufzuweisen. Wesentlich ist lediglich, daß sie insgesamt zusammen mit dem dazwischengefügten Keil von dem Hydraulikzylinder oder einem ähnlichen Antrieb aus zu ihrem vorderen Ende hin zusammenlaufen. Eine moggührungsform der Führungsorgane ist schematisch in Fig. 14 dar-~, gestellt und mit 218 bezeichnet. Bei den Führungsorganen

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218 nimmt der Querschnitt zum vorderen Ende hin stufenweise ab. Darüber hinaus braucht auch der Keil 16 oder 116 nicht notwendigerweise einen rechteckigen Querschnitt aufzuweisen. Fig. 15 zeigt als Beispiel eine abgewandelte Ausführungsform 216 eines Keils, der ein Doppel-T-Profil aufweist. Der Keil 216 ist dadurch gegen seitliche Verschiebung gesichert, daß nach außen vorspringende Flansche 176 die Führungsorgane 18 umgreifen.

Claims (16)

PATENTANWÄLTE TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Provisional Representatives betöre the European Patent Ollice Mandatalres agriei pro» l'Olllco european das brevots Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Stainmeister Dipl.-lng. F. E. Müller Artur-Ladebeck-Strasse 51 Triftstrasse 4, D-aOOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 29. März St/Wi/sch KABUSHIKI KAISHA KOMATSU SEISAKUSHO 3-6, 2-chome Akasaka, Minato-ku, Tokyo, Japan Vorrichtung zum mechanischen Sprengen von Gestein PRIORITÄTEN: 31. März 1981, Japan, No. 44455/81 31. März 1981, Japan, No. 44456/81 31. März 1981, Japan, No. 44457/81 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum mechanischen Sprengen von Gestein, Betonteilen oder dergleichen, mit einem Antrieb mit einem in Längsrichtung hin- und hergehend verschiebbaren Stößel, einem Keil, der sich in Längsrichtung des Stößels erstreckt und an seinem dickeren Ende mit dem Stößel verbunden ist, und mit in ein Bohrloch in dem Gestein einführbaren Führungsorganen, die sich längs den beiden gegeneinander geneigten Seitenflächen

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des Keils erstrecken, den Keil gleitend verschiebbar zwischen sich aufnehmen und durch Vortrieb des Keils spreizbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsorgane (18,118,218) mit ihren äußeren, von dem Keil (16,116,216) abgewandten Oberflächen insgesamt von dem Antrieb (12,112)auszu ihrem vorderen Ende hin verjüngt sind und durch nachgebende Befestigungsorgane (20,22;120,122) gegen den Keil (16,116,216) gespannt und durch eine Verbindungs-Einrichtung (44,144) derart mit dem Antrieb (12,112) verbunden sind, daß sie in Längsrichtung festgelegt, aber in Querrichtung entsprechend der Längsbewegung des Keils (16,...) und des Stößels (14,114) auseinander- und zusammenrückbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsorgane (18,118) über ihre gesamte Länge einen in Form und Größe einheitlichen Querschnitt aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsorgane (18,118) flache, dem Keil (16,...) zugewandte Innenflächen (32,132) und im Querschnitt konvex gewölbte Außenflächen (34,134) aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine reibungsmindernde Auskleidung (36,136) zwischen den gleitend gegeneinander verschiebbaren Flächen der Führungsorgane (18,118) und des Keils (16,116).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

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zeichnet , daß die reibungsdämpfende Auskleidung (36) durch flache, an den Innenflächen (32) der Führungsorgane (18) anliegende Streifen aus reibungsminderndem Material gebildet ist, und daß die Führungs-5 organe (18) an den längs verlaufenden Rändern ihrer Innenflächen (32) nach innen vorspringende Flansche (38) zur Sicherung der Auskleidung (36) gegenseitliche Verschiebung aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsorgane (118) an den längs verlaufenden Rändern ihrer Innenflächen (136) nach innen vorspringende Flansche (138) aufweisen, die den Keil (116) zur Sicherung gegenseitliche Verschiebung umgreifen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine reibungsmindernde Auskleidung (136) in Form im Querschnitt U-förmiger Streifen, die die Innenflächen (132) und die dem Keil (116) zugewandten Flächen der Flansche (138) bedecken.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die nachgebenden Befestigungsorgane durch zwei Ringe (20,22) aus elastischem Material gebildet sind, die die beiden Führungsorgane (18) an ihren entgegengesetzten Enden umgeben.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgebenden Befestigungsorgane durch Verbindungsstücke (120,122) aus elastischem Material gebildet sind, die an Stirnflächen an den entgegengesetzten Enden der Führungsorgane (118) befestigt sind und den Keil (116) eng umschließen.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die die Auskleidung (136) bildenden Streifen aus reibungsminderndem Material an beiden Enden mit nach außen gebogenen Lasehen (160,162) versehen sind, die zwischen den Stirnflächen der Führungsorgane (118) und den Verbindungsstücken (120,122) eingeklemmt und zusammen mit den Verbindungsstücken an den Stirnflächen der Führungsorgane befestigt sind.
10

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (44,144) erste Halterungen (46,146) an dem Antrieb (12,112), zweite Halterungen (48„148) an den Führungsorganen (18,118) und eleastische Elemente (24 ,26; 124 ,126) umfaßt, die einerseits an den ersten Halterungen (46,146) und andererseits an den zweiten Halterungen (48,148) befestigt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente durch zwei Paare einander gegenüberliegender Blattfedern (24, 26) gebildet sind, die in einer Ebene mit den Führungsorganen (18) ausgerichtet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Blattfeder-Paare auf gegenüberliegenden Seiten des Keils (16) vorgesehen sind und daß die Blattfedern (24) des einen Paares sich in Abstand parallel zu den Blattfedern (26) des anderen Paares erstrecken.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die elastischen Elemente durch zwei Paare einander gegenüberliegender Blattfedern (124, 126) gebildet sind, daß die beiden Paare sich an gegen-

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überliegenden Seiten des Keils (116) befinden, daß die Blattfedern (124) des einen Paares sich in Abstand parallel zu den Blattfedern (126) des anderen Paares erstrecken und daß die Blattfedern eines Paares untereinander parallel sind und einen gegenseitigen Abstand aufweisen, der geringer ist als der Abstand, den die oberen Enden der Führungsorgane (118) miteinander bilden, wenn sich der Keil (116) in einer am weitesten zurückgezogenen Position befindet. 10

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Querschnittsfläche der Führungsorgane (218) von dem Antrieb (12) zum vorderen Ende der Führungsorgane hin stufenförmig abnimmt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (216) ein Doppel-T-Profil aufweist und die Führungsorgane (18) mit nach außen vorspringenden Flanschen (176) umgreift.