DE4310549C2 - Drahtsäge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drahtsäge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Diamant-Drahtsägen in der Bergbauindustrie zu verwenden, um Schlitze in das Gestein in einem Bergwerk zu schneiden. Die Diamant-Drahtsäge selbst weist üblicherweise eine bestimmte Länge eines Stahldrahts auf, der mit Abstand angeordne­ te, mit Diamanten besetzte oder imprägnierte Perlen aufweist. Forschungen auf diesem Gebiet haben ergeben, daß das Verklemmen der Drahtsäge in dem Schlitz ein wesentliches Problem bei der Durchführung von Sägearbeiten mit Diamant-Drahtsägen darstellt. Zusätzlich zu dem Verklemmen können Probleme auch dadurch auftreten, wenn nach einem zeitweiligen Still­ setzen des Sägevorgangs das Hindurchführen der Drahtsäge durch den Schlitz wieder aufge­ nommen wird, wenn das Sägen wieder beginnen soll. Man glaubt, daß das Verklemmen des Sägedrahts in dem Schlitz auf drei wesentliche Phänomene zurückzuführen ist:

• 1. Gesteinsbewegungen, die ein Schließen des Schlitzes bewirken. Diese Bewegungen können aufgrund eines elastischen Verhaltens des Gesteins oder aufgrund von Unregel­ mäßigkeiten auftreten, wie beispielsweise Fehlstellen, Verbindungsstellen oder Bean­ spruchungsbrüche in dem Gestein.
• 2. Mitziehen von Bruchstücken des Gesteins durch die Drahtsäge, was ein Verklemmen oder Blockieren hervorrufen kann wegen der engen Toleranz zwischen den Perlen und dem Schlitz.
• 3. Fehler in der Ausbildung der Drahtsäge selbst. Da die Säge während des Sägens unter wesentlicher Spannung steht, kann jeder Fehler dieser Art den Draht veranlassen, in ei­ nen zuvor geschnittenen Teil des Schlitzes zurückzuspringen, der sich schon zu einem gewissen Grad geschlossen hat und in dem ein Verklemmen oder Blockieren möglich ist.

Was auch immer der Grund für das Blockieren ist, die einzig gegenwärtig zur Verfügung ste­ hende Technik, um den Draht zu befreien und das Sägen wieder aufnehmen zu können, be­ steht darin, das Gestein, in dem die Säge blockiert ist, auf konventionelle Weise abzutragen. Dies ist jedoch zeitaufwendig und nicht immer erfolgreich. Zusätzlich kann das konventionel­ le Abtragen die eingeklemmte Drahtsäge beschädigen.

Es ist ein Ziel der Erfindung, das Risiko des Verklemmens oder Blockierens der Drahtsäge in dem Schlitz zu vermindern.

Die Lösung schafft eine Drahtsäge, die einen Draht und eine Vielzahl von Perlen aus schleifendem oder scheuerndem Material aufweist, die mit gegenseitigen Ab­ ständen an dem Draht angeordnet sind, wobei die Perlen exzentrisch an dem Draht angeord­ net sind.

Typischerweise geht der Draht durch nicht-zentrische Löcher in den Perlen hindurch.

Vorzugsweise sind wenigstens einige der Perlen an dem Draht in bezug auf andere Perlen an dem Draht in Umfangsrichtung versetzt oder verdreht. Bei einem Ausführungsbeispiel ist jede Perle um 90° relativ zu den benachbarten Perlen verdreht.

Bei anderen Ausführungsbeispielen ist der Draht ein mehradriger Draht, der durch nicht­ zentrische Löcher in den Perlen hindurchgeht, wobei die Löcher so geformt sind, daß sie das äußere Profil des Drahtes aufnehmen. Bei einer Anordnung hat der Draht eine Vielzahl äuße­ rer Adern, von denen wenigstens eine einen größeren Durchmesser hat als die anderen äuße­ ren Adern.

In vorteilhafter Weise können nur diejenigen Abschnitte oder Bereiche der Perlen mit Dia­ manten besetzt oder imprägniert sein, die am weitesten von dem Draht entfernt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrie­ ben.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Drahtsäge und veranschaulicht das Prinzip der Erfindung;

Fig. 2 veranschaulicht, wie mit einer Drahtsäge gemäß der Erfindung ein Schlitz ge­ schnitten werden kann, der eine größere Breite hat als der nominale Perlen­ durchmesser;

Fig. 3 und Fig. 3A veranschaulichen gemeinsam ein anderes Ausführungsbeispiel in einem schema­ tischen Querschnitt;

Fig. 4 und Fig. 4A veranschaulichen gemeinsam ein weiteres Ausführungsbeispiel in einem schema­ tischen Querschnitt;

Fig. 5 veranschaulicht wiederum ein anderes Ausführungsbeispiel in schematischem Querschnitt.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Diamant-Drahtsäge an einer Stelle, an der mit Diamanten besetzte oder imprägnierte Perlen 10 ein Loch 12 aufweisen, durch das ein Draht 14 hin­ durchgeht. Die Perle ist exzentrisch an dem Draht angeordnet, wobei die Exzentrizität mit 16 bezeichnet ist. Der nominale Perlendurchmesser ist mit 18 bezeichnet.

Wie erwähnt, sollen die Perlen 10 an dem Draht derart angeordnet werden, daß die Exzentri­ zitäten der Perlen winkelmäßig gegeneinander versetzt sind. In der Praxis kann dies erreicht werden durch winkelmäßiges Verstellen jeder folgenden Perle 10 um einen vorbestimmten Winkel in bezug auf die vorhergehende Perle 10.

Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine Situation, in der aufeinander folgende Perlen winkel­ mäßig versetzt, d. h. gegeneinander um die Längsachse des Drahtes verdreht sind, und zwar um aufeinander folgende Winkel von 90°. Mit anderen Worten, beginnend mit einer ersten Perle, ist die nächste oder zweite Perle um 90° in bezug auf die erste Perle verdreht, die dritte Perle ist um 180° in bezug auf die erste Perle (und um 90° in bezug auf die zweite Perle) verdreht usw. Die winkelmäßige Orientierung der fünften Perle entspricht derjenigen der er­ sten Perle.

In Fig. 2 sind aufeinander folgende Perlen einander überlagernd dargestellt, um zu veran­ schaulichen, daß die Breite 20 eines Schlitzes, der mit der mit Perlen besetzten Drahtsäge ge­ schnitten wird, größer ist, nämlich um zweimal die Exzentrizität 16, als der nominale Durchmesser 18 der einzelnen Perlen. Dies beruht darauf, daß bei Bewegung der Drahtsäge in Längsrichtung relativ zu dem Gestein, das gesägt werden soll, aufeinander folgende Perlen Teile des Gesteins angreifen, die durch die unmittelbar vorhergehenden oder benachbarten Perlen nicht angegriffen werden.

Man nimmt an, daß die größere Schlitzbreite, die mit einer Anordnung geschnitten werden kann, wie sie schematisch in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, die Gefahr des Einklemmens oder des Blockierens der Drahtsäge in dem Schlitz vermindern kann, selbst wenn sich der Schlitz um einen geringen Betrag schließen sollte.

Fig. 3A zeigt den Querschnitt eines mehradrigen Drahtes 22, der einen zentralen Kern 24 und sechs äußere Adern 26 hat. Fig. 3 zeigt eine Perle 28, die mit einem exzentrischen, den Draht aufnehmenden Loch 30 ausgebildet ist, das so gestaltet ist, daß es zu dem äußeren Profil des Drahtes 22 paßt.

Fig. 4A zeigt den Querschnitt eines mehradrigen Drahtes 32, der sich von dem Draht 22 darin unterscheidet, daß eine der äußeren Adern 34 einen größeren Durchmesser hat als die übrigen äußeren Adern. In Fig. 4 ist das den Draht aufnehmende Loch 36 in der Perle 38 zur Aufnah­ me des unregelmäßigen äußeren Drahtprofils gestaltet.

Die äußeren Adern in den Fig. 3A und 4A sind in Spiralform um die entsprechenden Draht keine herum angeordnet. Mit dieser Anordnung kann eine regelmäßige winkelmäßige Verset­ zung aufeinander folgender Perlen ohne Schwierigkeit erreicht werden, insbesondere im Falle der Fig. 4 und 4A.

In der Praxis wird die winkelmäßige Versetzung dadurch erreicht, daß man nur sicherstellt, daß die gleiche, die Adern aufnehmende Ausnehmung in dem Loch 30 oder 36 an jeder Per­ lenstellung die gleiche Ader aufnimmt.

Die umfangsmäßige Versetzung einer Perle relativ zu der nächsten Perle wird bestimmt durch den axialen Abstand zwischen diesen Perlen. Die Perlen können in der Praxis auf dem Draht durch Abstandsglieder beabstandet sein, die typischerweise die Form rohrförmiger Federn oder Kunststoffhülsen haben, und in solchen Fällen bestimmt die Länge jedes zwischen zwei Perlen angeordneten Abstandsgliedes die Verdrehung oder umfangsmäßige Versetzung einer Perle relativ zu der anderen.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung beruht darauf, daß nur derjenige Bereich des Umfangs einer Perle, der am weitesten von dem Drahtaufnahmeloch entfernt ist, für die Schneidfunktion dient. Diejenigen Umfangsbereiche der Perle, die näher an dem Loch liegen, werden normalerweise nicht das Gestein berühren, und zwar wegen der Schneidwirkung der vorhergehenden oder benachbarten Perlen. Im Hinblick auf eine Begrenzung der Kosten der Drahtsäge wird daher vorgeschlagen, nur den Arbeitsbereich jeder Perle mit Diamanten zu imprägnieren oder zu besetzen. Dies ist in Fig. 5 veranschaulicht, in der der mit Diamanten besetzte oder imprägnierte Bereich mit 40 bezeichnet ist, und der nicht besetzte Bereich ist mit 42 bezeichnet.

In jeder der in den Zeichnungen veranschaulichten Perlen sind Diamantteilchen in einem ge­ eigneten Substrat, wie Stahl oder Karbidmaterial, eingebettet. In jedem Fall kann die Perle auf dem Draht durch einen Vulkanisierprozeß verankert sein. Der Draht selbst kann aus je­ dem geeigneten Material, beispielsweise aus Stahl, hergestellt sein.

Claims (8)

1. Drahtsäge mit einem Draht und einer Vielzahl von schleifend oder scheuernd wirken­ den Perlen, die mit gegenseitigen Abständen an dem Draht angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Perlen (10) exzentrisch an dem Draht (14) angeordnet sind.

2. Drahtsäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (14) durch nicht-zentrische Löcher (12) in den Perlen (10) hindurchgeht.

3. Drahtsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Perlen (10) an dem Draht (14) in bezug auf andere Perlen (10) an dem Draht (14) winkelmäßig versetzt oder verdreht sind.

4. Drahtsäge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Perle (10) um 90° rela­ tiv zu den benachbarten Perlen (10) verdreht ist.

5. Drahtsäge nach Anspruch 3, bei der der Draht ein mehradriger Draht ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Draht (22) durch nicht-zentrische Löcher (30) in den Perlen (28) hindurchgeht, wobei die Löcher (30) zur Aufnahme des äußeren Profils des Drah­ tes (22) gestaltet sind.

6. Drahtsäge nach Anspruch 5, bei der der Draht eine Vielzahl äußerer Adern hat, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der äußeren Adern (34) einen größeren Durch­ messer hat als andere äußere Adern (34).

7. Drahtsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abschnitt (40) des Umfangs jeder Perle (10, 28, 38) mit Diamanten be­ setzt oder imprägniert ist.

8. Drahtsäge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenigen Abschnitte oder Bereiche (40) der Perlen (10, 28, 38), die am weitesten von dem Draht (14, 22, 32) entfernt sind, mit Diamanten besetzt sind.