EP0100978A1 - Hydraulisch betätigbares Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein - Google Patents

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EP0100978A1
EP0100978A1 EP83107516A EP83107516A EP0100978A1 EP 0100978 A1 EP0100978 A1 EP 0100978A1 EP 83107516 A EP83107516 A EP 83107516A EP 83107516 A EP83107516 A EP 83107516A EP 0100978 A1 EP0100978 A1 EP 0100978A1
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EP
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pressure
jaws
bolts
cylinder
pressure jaws
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EP83107516A
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Friedhelm Porsfeld
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Individual
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C37/00Other methods or devices for dislodging with or without loading
    • E21C37/04Other methods or devices for dislodging with or without loading by devices with parts pressed mechanically against the wall of a borehole or a slit

Definitions

  • the invention relates to a device for the mechanical dismantling of rock with a cylinder in which a hydraulically actuated piston with a piston rod is arranged to be longitudinally movable, and with a sliding wedge which can be displaced by the piston rod and which can be detached from laterally displaceable in boreholes and relocated by means of reinforced head pieces acts with the cylinder block or with a pressure jaw which is detachably arranged on this cylinder bottom part and has a slope corresponding to the inclination of the sliding wedge, the pressure jaws in the cylinder block or cylinder bottom part being diametrical arranged cross bolts and are elastically fixed and centered with spring elements.
  • Such devices are generally known (DE-AS 12 54 562; DE-PS 17 83 155). With such relatively handy devices designed in this way, forces of the order of magnitude of 300 t and more can be generated. The use of explosives is no longer necessary to remove rocks or break them up.
  • the problem in the known devices is the replacement of the pressure jaws, which is always required if a further widening of the gap formed is desired after the rock has blown open or the like when a damaged jaw has to be replaced.
  • the replacement is usually carried out at the construction site or in the quarry and should therefore be quick and easy.
  • the known solution also has the disadvantage that only pressure jaws can be used which are relatively narrow. If flat and relatively wide pressure jaws were used in the area of the free end, the sliding wedge would greatly prevent or even make it impossible to rotate and thus lock or unlock the pressure jaws.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a device of the type mentioned, which is even simpler or easier to handle compared to the known constructions, both in terms of assembly and disassembly as well as in terms of operation when breaking off rocks or dismantling the same.
  • the pressure jaws in the device according to the invention are mounted laterally displaceably on the cross bolts and the cross bolts are arranged displaceably in the longitudinal direction of the bolt between an outer pressure jaw release position and an inner pressure jaw suspension position such that in the former the pressure jaws are downward from the cylinder block or lower part of the cylinder can be pulled out without rotating around their longitudinal axes or pivoting and vice versa, the exchange of pressure jaws is extremely easy.
  • the pressure jaws only need to be moved in the longitudinal direction of the pressure jaws when changing. Swiveling the sliding wedge away and turning the pressure jaws for locking or unlocking are eliminated.
  • the cross bolts are preferably screwed into the lower part of the cylinder and the outer end faces of the cross bolts are each provided with slots, notches or the like for the engagement of a screwing tool.
  • a particularly preferred constructive development is characterized in that the pitch of the thread of the two transverse bolts is opposite, so that, for example, by means of a handle coupling the two transverse bolts, e.g. a bracket, both cross bolts are simultaneously movable inwards into the pressure jaw suspension position or vice versa, the two legs of the bracket mentioned should be designed to be elastically bendable for this purpose.
  • the pressure jaws are then unlocked or released simply by pivoting the bracket connected to the cross bolts and vice versa.
  • the transverse bolts are preferably mounted in an exchangeably arranged bearing bush made of bearing material, such as stainless steel or sintered metal.
  • the bearing bush can be made in one piece or in two parts. It is preferably shrunk in the cylinder block or lower part of the cylinder.
  • the pitch of the thread of the cross bolts is preferably relatively large and is selected such that the cross bolts move from their pressure jaw release position into the position when they are rotated by about 60 ° to 100 °, preferably 90 ° Pressure jaw hanging position arrive and vice versa.
  • the cross bolt thread is advantageously formed by an approximately helical circumferential groove, into which a guide pin arranged in the cylinder block or lower cylinder part engages, the pressure jaw release position and pressure jaw suspension position respectively defining stops and possibly means (ball catch) for locking of the cross bolt are provided in these positions.
  • spring elements are provided, which can consist of at least two diametrically arranged in the cylinder lower part, which are pressed by pressure springs against the outer sides of the pressure jaws and which serve at the same time to guide the pressure jaws and the sliding wedge arranged between them.
  • the compression springs are dimensioned so that the pressure bolts can be easily pushed back when inserting or removing the pressure jaws.
  • the spring elements for centering the pressure jaws can also be made in a manner known per se (DE-AS 24 03 317) from at least two centering bolts with bent ends arranged transversely to the longitudinal extent of the pressure jaws in the cylinder lower part and displaceable against the action of prestressed springs the action of the springs each rest on the outside of a pressure jaw, the centering bolts designed in this way being rotatable about their own axis, so that their bent ends for releasing the pressure jaws are located approximately parallel to them, and the twisting of the centering bolts in a further development according to the invention by interaction the bent ends with appropriately designed control sections on the pressure jaws when removing pull or insert the same from or into the cylinder base automatically.
  • the control sections on the pressure jaws are preferably recesses arranged on the outer sides of the pressure jaws, into which the bent ends of the centering bolts project laterally, the sides of the recesses facing the free end faces of the bent ends of the centering bolts being cam surfaces with one starting from the head end of the pressure jaws flat portion and an adjoining deeper section, which is done in the direction g of the free end of the pressure jaws by a through approximately transversely to the pressure jaw longitudinal direction occidentalrekkende stop surface for the bent end of the associated centering pin limited.
  • the bent end of the centering pin can be pivoted from a position transversely to the longitudinal direction of the pressure jaws into a position towards the free end of the pressure jaws by an angle of approximately 50 ° to 70 °, preferably 60 °, it being in the latter position when the associated pressure jaw is pulled out the cylinder lower part or cylinder block can be brought through the flat cam section of the mentioned recess and vice versa when inserting the pressure jaw into the cylinder lower part or cylinder block from the abovementioned stop surface of the lower cam section and can be swung back into the position transverse to the longitudinal direction of the pressure jaw.
  • the pivoting back of the bent end of the centering pin into a position transverse to the longitudinal direction of the pressure jaw is limited by a corresponding stop.
  • the automatic turning of the centering pin when inserting or removing the pressure jaws in or out of the cylinder block or cylinder base is easier tert additionally handles the handling of the device according to the invention.
  • the centering bolts no longer need to be brought separately from an unlocking position into a centering position and vice versa by means of a separate tool.
  • Another constructive embodiment of the device according to the invention is characterized in that - the sliding wedge is connected in a manner known per se to the piston rod via a retaining bolt which can penetrate from the outside and which penetrates both it and the sliding wedge, the bolt being held in the piston rod by a spring clip is which engages in a corresponding annular groove of the retaining bolt.
  • a hydraulic control device is connected upstream to adjust the working piston and thus the sliding wedge s, by means of which the pressure medium used to advance the working piston vibrates (pressure pulses) into the working cylinder on the side facing away from the sliding wedge of the working piston is insertable.
  • the control device preferably comprises a rotary piston which is rotatably mounted in a control housing and can be coupled to an external rotary drive.
  • control housing has a pressure medium inlet and a pressure medium outlet, the pressure medium inlet being divided into at least two, preferably three, inlet channels, these inlet channels each communicating with an annular groove arranged on the circumference of the rotary piston, and the annular grooves each having at least one lateral recess have, via which a fluid connection with the pressure medium outlet leading outlet channels can be produced.
  • the number of outlet channels inevitably corresponds to the number of inlet channels, unless, for example, two annular grooves are fluidly connected to one another.
  • the speed of the rotary piston and the number of annular grooves and lateral recesses are chosen so that the pressure medium introduced into the working cylinder pulsates at a frequency of at least about 1000 Hz.
  • the working piston and thus the sliding wedge are driven forward or the pressure jaws inserted into a borehole are spread apart.
  • Particularly high splitting powers are obtained when the pressure medium pulsation is in the resonance range of the rock to be split.
  • the pressure medium frequency can be varied very simply by changing the speed of the drive of the rotary piston.
  • a guide sleeve 5 made of wear-resistant bearing material is arranged at the free lower end of the piston rod 3. The bearing sleeve 5 is locked at the free lower end of the piston rod 3 by means of a retaining pin 31 and a helical spring 6.
  • a sliding wedge 18 is fastened by means of a retaining bolt 4 which penetrates both it and the piston rod 3.
  • the sliding wedge 18 acts on pressure jaws 17 which can be inserted into boreholes, can be moved laterally to a limited extent and are releasably connected to the lower cylinder part 2 by means of reinforced head pieces 32 and which have an inclination corresponding to the inclination of the sliding wedge.
  • the pressure jaws 17 are suspended on cross bolts 10 arranged diametrically in the lower cylinder part 2 and are elastically fixed and centered with spring elements 13, 14, 24 to be described in more detail.
  • the laterally limited displaceability of the pressure jaws is achieved in that they are displaceably mounted on the cross bolts 10, specifically on the inner sections 20 of the cross bolts 10, which in the embodiment according to FIG. 1 have a somewhat smaller diameter than the outer sections 21 that serve as a threaded and bearing part.
  • the cross bolts 10 are arranged displaceably in the longitudinal direction of the bolt between an outer pressure jaw release position (in FIG. 1 below) and an inner pressure jaw suspension position (FIG. 1 above) such that in the former the pressure jaws 17 are downward - in FIG. 1 to the right - from the cylinder Lower part 2 can be pulled out without rotation about its longitudinal axes or lateral pivoting and vice versa.
  • the two transverse bolts 10 are movable in the lower part of the cylinder like a screw between the pressure jaw release position and the pressure jaw suspension position, with an approximately helically extending groove on the circumference of the outer cross bolt portions 21 of larger diameter 23 is milled into which a guide pin 11 engages, the rotational movement of the cross bolts 10 being limited by the end ends of the groove 23.
  • the locking of the cross bolts 10 in the pressure jaw release position or pressure jaw suspension position is carried out by a ball catch 7, 8, 9, the spring-loaded pressure ball 9 engages in corresponding recesses on the circumference of the cross bolt 10.
  • the bias of the spring 8 loading the locking ball 9 can be varied by means of a threaded pin 7 acting on the end of the spring 8 opposite the ball 9.
  • the guide pin 11, which extends radially into the circumferential groove 23, is interchangeably arranged in the lower cylinder part 2 or in the bearing sleeve 19 for the transverse bolts 10.
  • the bearing sleeve 19 for the cross bolts 10 is formed in one piece in the embodiment shown in Fig. 1 and consists of a highly wear-resistant bearing material, e.g. corrosion-resistant steel or a sintered material.
  • the bearing sleeve 19 is shrunk in the lower cylinder part 2.
  • spring elements are provided which, for example, consist of two arranged in the lower region of the lower cylinder part 2
  • Compression springs can consist of pressure bolts pressed against the outer sides of the pressure jaws 17, which at the same time serve to guide the pressure jaws 17 and thus the intermediate sliding wedge 18.
  • the spring elements for centering the pressure jaws 17 consist of two centering bolts 13 with bent ends 24 which are arranged transversely to the longitudinal extension of the pressure jaws 17 in the cylinder lower part 2 and can be displaced against the action of prestressed springs 14, with bent ends 24, each of which acts under the action of the springs 14 rest on the outside of a pressure jaw 17, the centering bolts 13 designed in this way being rotatable about their own axis, so that their bent ends 24 for releasing the pressure jaws 17 are approximately parallel to them (cf. FIGS. 2 to 5). 2 and 3 that the centering bolts 13 always hold the pressure jaws 17 in contact with the two inclined surfaces of the sliding wedge 18.
  • the centering bolts 13 are rotated by the interaction of the bent ends 24 with correspondingly designed control sections on the pressure jaws 17 when pulling out or inserting them out of or into the cylinder lower part 2.
  • the bent end 24 of the centering pin 13 can be pivoted through an angle of approximately 60 ° from a position transversely to the longitudinal direction of the pressure jaws into a position towards the free end of the pressure jaws 17, it being in the latter Position when pulling out the associated pressure jaw 17 from the lower cylinder part 2 can be brought by the flat cam section 26.
  • the free section of the bent end 24 of the centering pin 13 protrudes somewhat into the pressure jaw receiving space 33, so that it can be detected by the stop surface 28 of the lower cam portion 27 when a pressure jaw is inserted into the lower cylinder part 2 or into this receiving space 33 and can be pivoted back into the position transverse to the longitudinal direction of the pressure jaw from a position in FIG. 5 to a position according to FIG. 4.
  • the pivoting back of the bent end 24 into a position according to FIG. 4 is limited by a corresponding stop in the centering pin bearing 12.
  • the centering spring 14 is held in the centering pin bearing 12 by a washer 15 and screw 16.
  • the circumferential grooves 23 of the two transverse bolts 10 each have an incline in the same direction.
  • Rotational movement of the cross bolts 10 takes place by means of a screwdriver which can be inserted into a corresponding recess 56 on the outer end faces of the two cross bolts.
  • the slope of the two circumferential grooves 23 is preferably directed in the opposite direction, so that the outer end faces of the two cross bolts 10 are coupled to one another by means of a bracket 22 and thus both cross bolts simultaneously by pivoting movement of the bracket 22 about the common cross bolt center axis into the inner pressure jaw suspension position or outer pressure jaw release position can be moved.
  • the two legs of the bracket 22 are designed to be flexible, so that they can follow the translational movement of the two transverse bolts 10 unhindered.
  • FIGS. 6 to 8 differs from that according to FIGS. 1 to 5 only by the suspension of the sliding wedge 18 at the lower end of the piston rod 3, so that the description can be limited to this detail.
  • the same reference numbers are used in FIGS. 6 to 8 as in FIGS. 1 to 5.
  • connection of the sliding wedge 18 to the piston rod 3 takes place via a holding bolt 30 which penetrates both this and the sliding wedge 18 and can be deflected from the outside, the holding bolt 30 in the piston rod 3 being connected by an approximately U- shaped spring bracket 34 is held, which engages in a corresponding annular groove of the retaining bolt 30.
  • the annular groove is identified in FIG. 8 with the reference number 56.
  • the spring clip 34 is fixed in the piston rod 3 in a slot 57 extending in the longitudinal direction of the piston rod, the cross section of which is approximately U-shaped to match the shape of the spring clip 34 (FIG. 8), the spring clip 34 in the slot 57 by a cross bolt 58 is secured, which extends approximately parallel to the retaining bolt 30 on the side of the web of the spring clip 34 facing away from the retaining bolt 30 in the piston rod 3.
  • the piston rod 3 is fully extended so that the retaining bolt 30 comes to the level of a locking screw 59 in the lower cylinder part 2 (FIG. 7).
  • the screw plug 59 is removed.
  • the retaining bolt 30 can it be struck with a difficulty of the opposite side with a guided through a bore 60 in the cylinder bottom 2 through werkzeugausge- tool without h.
  • a hydraulic control unit 35 is preferably connected upstream of the working cylinder, the function of which will be explained in more detail below with reference to FIGS. 9 to 11.
  • the hydraulic control device 35 is intended to ensure that the pressure medium used to advance the working piston is introduced or introduced in a vibrating manner into the working cylinder on the side of the working piston facing away from the sliding wedge 18.
  • the control device 35 comprises a rotary piston 36 which is rotatably mounted in a control housing 37 and can be connected to an external rotary drive (not shown), the connection being identified in FIG. 9 by the reference number 61.
  • the control housing '37 has a pressure medium inlet 38, that is divided into three inlet channels 40, 41 and 42. These three inlet channels each communicate with an annular groove 43, 44, 45 along the circumference of the rotary piston 36.
  • the annular grooves 43, 44, 45 each have lateral recesses 46, 47 or 48, 49 or 50, 51, 52 through which a pulsating fluid connection between the annular grooves 43, 44, 45 with outlet channels 53, 54, 55 leading to the pressure medium outlet 39 can be established.
  • Each ring groove 43, 44, 45 as can be seen in FIG.
  • the hydraulic control unit (pulse generator) 35 is arranged so that the pressure medium outlet 39 is fluidly connected to the cylinder space opposite the piston rod 3 of the working piston.
  • the pressure medium inlet 38 of the control unit or pulse generator 35 is fluidly connected to the high pressure part 64 of a hydraulic pump 66 via a line 62, 63.
  • the control unit 35 can be bypassed through a bypass line 67 in which a pressure-controlled valve 68 is arranged.
  • the working piston can be acted on from two sides in the working cylinder 1, the cylinder space facing the piston rod 3 being connected via a line 69 to the low-pressure part 63 of the pressure medium pump 66 or, depending on the circuit, of a multi-way valve arranged in this line 71 is fluidly connectable to the pressure medium reservoir 70.
  • a further line 72 opens into the cylinder chamber facing away from the piston rod 3 and is connected directly to the reservoir 70 via a hydraulically switched check valve 73.
  • the line 62 arranged parallel to it can also be fluidly connected directly to the reservoir 70 via a hydraulically switched non-return valve 74, the hydraulically connected non-return valve 74 in the connecting line between the reservoir 70 and the high-pressure line 62, 63 connected to the high-pressure part 74 of the pressure medium pump 66 is arranged.
  • the section of the line 69 lying between the multi-way valve 71 and the low-pressure part 63 of the pressure medium pump 66 can be fluidly connected directly to the reservoir 70 via a line 78, a pressure-controlled valve 79 being arranged in the connecting line 78 such that it is during high pressure Phase is opened. Then during the hbch pressure phase, that is, when the working piston or the piston rod 3 is fed in the direction of the arrow P, the low-pressure part 63 of the pressure medium pump 66 continues to work unchanged. The low pressure pressure medium is then pumped back directly into the reservoir 70 via the line 78.
  • Measuring points M1 and M2 are provided in the low-pressure line 69 and high-pressure line 63 for determining defects in the hydraulics.
  • the working pressure is about 30 bar, while the operating pressure is preferably 350 bar.
  • the hydraulic system now works as follows. With pulsating feed of the working piston or the piston rod 3 in the working cylinder 1, the switching valves 68 and 77 are closed while the valve 79 is open. Furthermore, the drive of the rotary piston of the control unit 35 is in operation.
  • the multi-way valve 71 is switched so that the line 69 is connected to the reservoir 70 via the line 75. High-pressure pressure medium is then introduced through the high-pressure part 64 of the pressure medium pump 66 via the line 63, 62 into the pressure medium inlet 38 of the control unit 35. It pulsates from the pressure medium outlet 39 of the control unit 35 into the working cylinder on the side of the working piston facing away from the piston rod 3. The working piston is then pulsed in the direction of arrow P.
  • the pressure medium located on the other side of the working piston is discharged into the reservoir 70 via the low-pressure line 69, the multi-way valve 71 and line 75. If the pressure in the high-pressure line 63 becomes too high, the safety valve 76 opens and creates a direct connection to the reservoir 70.
  • the high-pressure pressure medium passes directly back into the reservoir 70 via the switching valve 77.
  • the multi-way valve 71 is also switched so that the line 69 coming from the low-pressure part 63 of the pressure medium pump 66 is in fluid communication with the part of the working cylinder 1 facing the piston rod 3 , so that the working piston can be moved back with low pressure. Since the return movement should take place very quickly, the pressure medium on the side facing away from the piston rod 3 must be able to escape quickly from the working cylinder.
  • a check valve 81 is arranged in the latter, which ensures a backflow in the low-pressure line 69 to the low-pressure part 63 the pressure medium pump 66 prevented.
  • the free end faces of the bent ends 24 of the centering pin 13 in the are curved perpendicular to the plane defined by the bent centering pin in order to avoid jamming when the pressure jaws 17 are inserted between the bent ends 24 and the stop surface 28.
  • the curved end faces of the bent ends 24 of the centering bolts 13 are identified in FIGS. 4 and 5 with the reference number 80. It is ensured by this design of the free end faces of the bent ends 24 of the centering pin 13 that these when inserting the pressure jaws 17 into the lower cylinder part or in the pressure jaw receiving space 33 in the lower cylinder part 2 on the transverse to the longitudinal direction of the pressure jaws extending stop surface 28 slides easily.
  • the recess 25 on the outer sides of the pressure jaws 17 is open on three sides, namely at the head end, on the outside and on the the centering pin 13, 24 facing side.
  • the recess 25 practically represents a cut corner at the head end of the pressure jaw 17.

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Abstract

Hydraulisches Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein mit einem Zylinder (1), in dem ein hydraulisch betätigbarer Kolben mit einer Kolbenstange (3) längsbeweglich angeordnet ist. Am freien unteren Ende der Kolbenstange (3) ist ein Gleitkeil (18) befestigt, der auf in Bohrlöcher einsetzbare, seitlich beschränkt verschiebbare und mittels verstärkter Kopfstücke (32) lösbar mit dem Zylinderblock oder mit einem an diesem lösbar angeordneten Zylinder-Unterteil (2) verbundenen Druckbacken (17) mit einer der Neigung des Gleitkeiles (18) entsprechenden Schrägung einwirkt. Die Druckbacken (17) sind im Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil (2) auf diametral angeordneten Querbolzen (10) eingehängt und mit Federelementen (13, 14) elastisch fixiert und zentriert. Die seitliche Verschiebung der Druckbacken (17) wird durch verschiebbare Lagerung auf den Querbolzen (10) erhalten. Die Querbolzen (10) sind zum erleichterten Einsetzen und Entfernen der Druckbacken (17) im Zylinderblock bzw. Zylinder-Unterteil (2) in Bolzenlängsrichtung versetzbar angeordnet zwischen einer äußeren Druckbacken-Freigabestellung und einer inneren Druckbacken-Einhängestellung derart, daß in ersterer die Druckbacken (17) nach unten aus dem Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil (2) ohne Drehung um ihre Längsachsen oder Verschwenken herausziehbar sind und umgekehrt. Vorzugsweise sind die die Druckbacken fixierenden und zentrierenden Federelemente (13, 14) durch Zursammenwirkung mit entsprechend ausgebildeten Steuerabschnitten (25, 26, 27, 28) an den Druckbacken (17) beim Herausziehen oder Einführen derselben auz bzw. in den Zylinderblock bzw. Zylinder-Unterteil (2) aus oder in ihre Zentrierstellung bewegbar. Schließlich ist zur einfacheren Handhabung im Betrieb dem Arbeitszylinder ein hydraulisches Steuergerät (35) vorschaltbar, mittels dem das zum Vorschub des Arbeitskolbens dienende Druckmittel vibrierend in den Arbeitszylinder auf der dem Gleitkeil (18) abgewandten Seite des Arbeitskolbens einführbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein mit einem Zylinder, in dem ein hydraulisch betätigbarer Kolben mit einer Kolbenstange längsbeweglich angeordnet ist, und mit einem durch die Kolbenstange verschiebaren Gleitkeil, der auf in Bohrlöcher einsetzbare, seitlich beschränkt verschiebbare und mittels verstärkter Kopfstücke lösbar mit dem Zylinderblock oder mit einem an diesem lösbar angeordneten Zylinder-Unterteil verbundenen Druckbacken mit einer der Neigung des Gleitkeils entsprechenden Schrägung einwirkt, wobei die Druckbacken im Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil auf diametral angeordneten Querbolzen eingehängt und mit Federelementen elastisch fixiert und zentriert sind.
  • Derartige Geräte sind allgemein bekannt (DE-AS 12 54 562; DE-PS 17 83 155). Mit derart ausgebildeten, relativ handlichen Geräten können Kräfte in der Größenordnung von 300t und mehr erzeugt werden. Die Verwendung von Sprengstoffen ist zum Herauslösen von Gesteinsbrocken oder Zerlegen derselben nicht mehr erforderlich.
  • Problematisch ist bei den bekannten Geräten, insbesondere bei dem Gerät nach der DE-PS 23 11 723, das Auswechseln der Druckbacken, das immer dann erforderlich ist, wenn nach erfolgtem Aufsprengen des Gesteins od. dgl. ein weiteres Aufweiten des gebildeten Spaltes erwünscht ist oder wenn eine beschädigte Druckbacke ersetzt werden muß. Das Auswechseln erfolgt in der Regel an der Baustelle oder im Steinbruch und sollte aus diesem Grunde einfach und rasch durchzuführen sein.
  • In der bereits erwähnten DE-PS 23 11 723 wird zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen, am unteren Ende des Zylinderblocks oder an dem mit diesem verbundenen Zylinder-Unterteil einen die Kopfstücke der Druckbacken untergreifenden Quersteg einen Durchbruch vorzusehen, durch den die Kopfstücke entgegen der Arbeitsrichtung der Kolbenstange hindurchführbar und durch Verdrehen hinter dem Quersteg verriegelbar sind. Dadurch wird zwar erreicht, daß die Druckbacken von unten her in den Zylinderblock bzw. einen an diesem angebrachten Zylinder-Unterteil eingeführt und durch Verdrehen verriegelt werden können und umgekehrt. Es ist jedoch erforderlich, den Gleitkeil am freien Ende der Kolbenstange pendelnd zu befestigen, so daß er nach beiden Seiten hin verschwenkt und so eine Druckbacke nach der anderen durch Verdrehen verriegelt bzw. entriegelt werden kann (vgl. Fig. 1 der DE-PS 23 11 723). Unabhängig davon, daß das Wegschwenken des Gleitkeils sowie das Einführen bzw. Herausziehen und Verdrehen der Druckbacken beim Einsetzen oder Entfernen relativ viel Geschicklichkeit erfordert, ist bei der bekannten Lösung auch noch nachteilig, daß nur Druckbacken verwendet werden können, die relativ schmal ausgebildet sind. Bei Verwendung von im Bereich des freien Endes flachen und relativ breiten Druckbacken würde der Gleitkeil ein Verdrehen und damit ein Verriegeln oder Entriegeln der Druckbacken stark behindern oder gar unmöglich machen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der genannten Art zu schaffen, das gegenüber den bekannten Konstruktionen noch einfacher bzw. leichter handhabbar ist, und zwar sowohl hinsichtlich der Montage bzw. Demontage als auch hinsichtlich der Bedienung beim Losbrechen von Gesteinsbrocken oder Zerlegen derselben.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen beschrieben.
  • Dadurch, daß die Druckbacken bei dem erfindungsgemäßen Gerät auf den Querbolzen seitlich verschiebbar gelagert sind und die Querbolzen in Bolzenlängsrichtung versetzbar angeordnet sind zwischen einer äußeren Druckbackenfreigabestellung und einer inneren Druckbacken- einhängestellung derart, daß in ersterer die Druckbacken nach unten aus dem Zylinderblock oder Zylinder-unterteil ohne Drehung um ihre Längsachsen oder Verschwenken herausziehbar sind und umgekehrt, ist das Austauschen von Druckbacken äußerst einfach. Die Druckbacken brauchen beim Auswechseln nur noch in Druckbackenlängsrichtung bewegt zu werden. Ein Wegschwenken des Gleitkeils und ein Verdrehen der Druckbacken zum Verriegeln bzw. Entriegeln entfallen.
  • Vorzugsweise sind die Querbolzen im Zylinder-Unterteil eingeschraubt und die äußeren Stirnflächen der Querbolzen jeweils mit Schlitzen, Kerben od. dgl. für den Eingriff eines Schraubwerkzeuges versehen.
  • Eine besonders bevorzugte konstruktive Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß die Steigung des Gewindes der beiden Querbolzen entgegengesetzt ist, so daß beispielsweise durch eine die beiden Querbolzen miteinander koppelnde Handhabe, z.B. ein Bügel, beide Querbolzen gleichzeitig nach innen in die Druckbacken- Einhängestellung oder umgekehrt bewegbar sind, wobei die beiden Schenkel des erwähnten Bügels zu diesem Zweck elastisch biegbar ausgebildet sein sollten. Die Entriegelung bzw. Freigabe der Druckbacken erfolgt dann durch bloßes Verschwenken des mit den Querbolzen verbundenen Bügels und umgekehrt.
  • Da der Zylinderblock und/oder Zylinder-Unterteil aus Gewichtsgründen vorzugsweise aus Aluminium besteht, Aluminium jedoch nicht besonders verschleißfest ist, sind die Querbolzen vorzugsweise in einer auswechselbar angeordneten Lagerbüchse aus Lagerwerkstoff, wie rostfreiem Stahl oder Sintermetall, gelagert. Die Lagerbüchse kann einstückig oder zweiteilig ausgebildet sein. Vorzugsweise wird sie im Zylinderblock bzw. Zylinder-Unterteil eingeschrumpft.
  • Die Steigung des Gewindes der Querbolzen ist vorzugsweise relativ groß und so gewählt, daß bei einer Drehung um etwa 60° bis 100°, vorzugsweise 90°,die Querbolzen von ihrer Druckbacken-Freigabestellung in die Druckbacken-Einhängestellung gelangen und umgekehrt.
  • Das Querbolzen-Gewinde wird vorteilhafterweise durch eine etwa wendelförmig verlaufende Umfangsnut gebildet, in die ein im Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil angeordneter Führungsstift eingreift, wobei die Druckback-en-Freigabestellung und Druckbacken-Einhängestellung jeweils festlegende Anschläge und ggf. Mittel (Kugelraste) zur Arretierung des Querbolzens in diesen Stellungen vorgesehen sind.
  • Zur Zentrierung der Druckbacken sind Federelemente vorgesehen, die aus wenigstens zwei diametral im Zylinder-Unterteil angeordneten, durch Druckfedern gegen die Außenseiten der Druckbacken gedrückten Druckbolzen bestehen können, die gleichzeitig d-er Führung der Druckbacken sowie des zwischen diesen angeordneten Gleitkeils dienen. Die Druckfedern sind dabei so dimensioniert, daß die Druckbolzen sich beim Einsetzen oder Entfernen der Druckbacken leicht zurückdrängen lassen.
  • Die Federelemente zur Zentrierung der Druckbacken können auch in an sich bekannter Weise (DE-AS 24 03 317) aus wenigstens zwei quer zur Längserstreckung der Druckbacken im Zylinder-Unterteil angeordneten, gegen die Wirkung von vorgespannten Federn verschiebbaren Zentrierbolzen mit abgebogenen Enden bestehen, welche unter der Wirkung der Federn jeweils auf der Außenseite einer Druckbacke aufliegen, wobei die derart ausgebildeten Zentrierbolzen um ihre eigene Achse verdrehbar sind, so daß deren abgebogene Enden zur Freigabe der Druckbacken etwa parallel zu diesen gelegen sind und wobei die Verdrehung der Zentrierbolzen in erfindungsgemäßer Weiterbildung durch Zusammenwirkung der abgebogenen Enden mit entsprechend ausgebildeten Steuerabschnitten an den Druckbacken beim Herausziehen oder Einführen derselben aus bzw. in den Zylinder-Unterteil selbsttätig erfolgt.
  • Die Steuerabschnitte an den Druckbacken sind vorzugsweise an den Außenseiten der Druckbacken angeordnete Ausnehmungen, in die die abgebogenen Enden der Zentrierbolzen seitlich hineinragen, wobei die den freien Stirnflächen der abgebogenen Enden der Zentrierbolzen jeweils zugewandten Seiten der Ausnehmungen Nockenflächen sind mit einem vom kopfseitigen Ende der Druckbacken ausgehend flachen Abschnitt und einem sich daran anschließenden tieferen Abschnitt, der in Rich- tung zum freien Ende der Druckbacken hin durch eine sich etwa quer zur Druckbackenlängsrichtung erstrekkende Anschlagfläche für das abgebogene Ende des zugeordneten Zentrierbolzens begrenzt ist.
  • Das abgebogene Ende des Zentrierbolzens ist aus einer Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung in eine Stellung zum freien Ende der Druckbacken hin um einen Winkel von etwa 50° bis 70°, vorzugsweise 60°, verschwenkbar, wobei es in die letztgenannte Stellung beim Herausziehen der zugeordneten Druckbacke aus dem Zylinder-Unterteil bzw. Zylinderblock durch den flachen Nockenabschnitt der erwähnten Ausnehmung bringbar und umgekehrt beim Einführen der Druckbacke in den Zylinder-Unterteil bzw. Zylinderblock von der ebenfalls erwähnten Anschlagfläche des tieferen Nockenabschnitts erfaßbar und in die Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung zurückschwenkbar ist. Das Zurückschwenken des abgebogenen Endes des Zentrierbolzens in eine Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung wird durch einen entsprechenden Anschlag begrenzt. Das selbsttätige Verdrehen des Zentrierbolzens beim Einführen oder Herausziehen der Druckbacken in bzw. aus dem Zylinderblock bzw. Zylinder-Unterteil erleichtert zusätzlich die Handhabung des erfindungsgemäßen Gerätes. Die Zentrierbolzen brauchen nicht mehr gesondert von einer Entriegelungs- in eine Zentrierstellung und umgekehrt mittels eines gesonderten Werkzeuges gebracht zu werden.
  • Eine weitere konstruktive Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes ist dadurch gekennzeichnet, daß - der Gleitkeil in an sich bekannter Weise mit der Kolbenstange über einem sowohl sie als auch den Gleitkeil durchgreifenden, von außen ausschlagbaren Haltebolzen verbunden ist, wobei der Bolzen in der Kolbenstange durch einen Federbügel gehalten ist, der in eine entsprechende Ringnut des Haltebolzens eingreift.
  • Für die Handhabung im Betrieb ist es besonders vorteilhaft, wenn zur Verstellung des Arbeitskolbens und damit des Gleitkeils s der Arbeitszylinder ein hydraulisches Steuergerät vorgeschaltet wird, mittels dem das zum Vorschub des Arbeitskolbens dienende Druckmittel vibrierend (Druckimpulse) in den Arbeitszylinder auf der dem Gleitkeil abgewandten Seite des Arbeitskolbens einführbar ist. Das Steuergerät umfaßt vorzugsweise einen in einem Steuergehäuse drehbar gelagerten Drehkolben, der mit einem äußeren Drehantrieb koppelbar ist.
  • Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausführungsform weist das Steuergehäuse einen Druckmitteleinlaß sowie einen Druckmittelauslaß auf, wobei der Druckmitteleinlaß in mindestens zwei, vorzugsweise drei, Einlaßkanäle unterteilt ist, diese Einlaßkanäle jeweils mit einer auf dem Umfang des Drehkolbens angeordneten Ringnut kommunizieren und die Ringnuten jeweils mindestens eine seitliche Aussparung aufweisen, über die eine Fluidverbindung mit zum Druckmittelauslaß führenden Auslaßkanälen herstellbar ist. Die Anzahl der Auslaßkanäle entspricht zwangsläufig der Anzahl der Einlaßkanäle, es sei denn, daß z.B. zwei Ringnuten miteinander fluidverbunden sind.
  • Die Drehzahl des Drehkolbens und die Anzahl der Ringnuten sowie seitliche Aussparungen sind so gewählt, daß das in den Arbeitszylinder eingeführte Druckmittel mit einer Frequenz von mindestens etwa 1000Hz pulsiert. Entsprechend pulsierend wird der Arbeitskolben und damit Gleitkeil vorangetrieben bzw. die in ein Bohrloch eingesetzten Druckbacken auseinandergespreizt. Versuche haben gezeigt, daß auf diese Weise äußerst exakte Bruchflächen bei geringerem Ausgangsdruck erzielt werden, wobei auch die Bruchzeiten sich dadurch erheblich reduzieren 1-assen. Besonders hohe Spaltleistungen erhält man dann, wenn die Druckmittelpulsation im Resonanzbereich des zu spaltenden Gesteins liegt. Die Druckmittel-Frequenz kann dabei sehr einfach durch Änderung der Drehzahl des Antriebes des Drehkolbens variiert werden.
  • Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gerätes anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Steinspaltgerätes nach der Erfindung im Längsschnitt, teilweise in Ansicht,
    • Fig. 2 das Steinspaltgerät nach Fig. 1 im Querschnitt Längslinie A-A bei ausgefahrenem Gleitkeil,
    • Fig. 3 das Steinspaltgerät gemäß Fig. 1 im Querschnitt längs Linie A-A bei eingefahrenem Gleitkeil,
    • Fig. 4 einen Teil des Steinspaltgerätes nach Fig.l in Schnitt Längslinie B-B mit entriegelter, jedoch noch in Einbaulage befindlicher Druckbacken,
    • Fig. 5 einen Teil des Steinspaltgerätes nach Fig.l im Schnitt Längslinie B-B beim Einführen einer Druckbacke mit automatischer Mitnahme des abgebogenen Endes eines Zentrierbolzens,
    • Fig. 6 eine zweite Ausführungsform eines Steinspaltgerätes im Längsschnitt entsprechend Fig. 1,
    • Fig. 7 das Steinspaltgerät nach Fi·g. 6 im Schnitt Längslinie A-A,
    • Fig. 8 eine Einzelheit des Steinspaltgerätes nach den Fig. 6 und 7 in vergrößertem Maßstab und Schnitt entsprechend Fig. 6,
    • Fig. 9 ein im Arbeitszylinder des Steinspaltgerätes nach den Fig. 1 bis 8 vorschaltbares hydraulisches Steuergerät im Längsschnitt,
    • Fig.10 das Steuergerät nach Fig. 9 im Querschnitt, und
    • Fig.11 einen hydraulischen Schaltplan für den hydraulischen Antrieb des Steinspaltgerätes nach den Fig. 1 bis 8.
  • Das in Fig. 1 dargestellte hydraulische Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein umfaßt einen Zylinder 1 aus Aluminium, in dem ein hydraulisch betätigbarer, nicht dargestellter Kolben mit einer Kolbenstange 3 längsbeweglich angeordnet ist, wobei die Kolbenstange 3 in einem in den Zylinder 1 eingeschraubten Zylinder-Unterteil 2 längsverschieblich geführt ist. Zum Zwecke der Führung der Kolbenstange 3 im Zylinder-Unterteil 2, der ebenfalls vorzugsweise aus Aluminium besteht, ist am freien unteren Ende der Kolbenstange 3 eine Führungshülse 5 aus verschleißfestem Lagerwerkstoff angeordnet. Die Arretierung der Lagerhülse 5 am freien unteren Ende der Kolbenstange 3 erfolgt mittels eines Haltestiftes 31 und einer Schraubenfeder 6.
  • Am freien unteren Ende der Kolbenstange 3 ist ein Gleitkeil 18 mittels eines sowohl- ihn als auch die Kolbenstange 3 durchgreifenden Haltebolzens 4 befestigt. Der Gleitkeil 18 wirkt auf in Bohrlöcher einsetzbare, seitlich beschränkt verschiebbare und mittels verstärkter Kopfstücke 32 lösbar mit dem Zylinder-Unterteil 2 verbundene Druckbacken 17 ein, die eine der Neigung des Gleitkeils entsprechende Schrägung aufweisen. Die Druckbacken 17 sind auf diametral im Zylinder-Unterteil 2 angeordneten Querbolzen 10 eingehängt und mit noch näher zu beschreibenden Federelementen 13, 14, 24 elastisch fixiert und zentriert. Die seitlich beschränkte Verschiebbarkeit der Druckbacken wird dadurch erreicht, daß sie auf den Querbolzen 10 verschiebbar gelagert sind, und zwar auf den jeweils innenliegenden Abschnitten 20 der Querbolzen 10, die bei der Ausführungsform nach Fig. 1 einen etwas geringeren Durchmesser aufweisen als die äußeren Abschnitte 21, die als Gewinde-und Lagerteil dienen. Die Querbolzen 10 sind in Bolzenlängsrichtung versetzbar angeordnet zwischen einer äußeren Druckbacken-Freigabestellung (in Fig. 1 unten) und einer inneren Druckbacken-Einhängestellung (Fig. 1 oben) derart, daß in ersterer die Druckbacken 17 nach unten - in Fig. 1 nach rechts - aus dem Zylinder-Unterteil 2 ohne Drehung um ihre Längsachsen oder seitliches Verschwenken herausziehbar sind und umgekehrt.
  • Wie die Fig. 1 sehr deutlich erkennen läßt, sind die beiden Querbolzen 10 im Zylinder-Unterteil nach Art einer Schraube zwischen Druckbacken-Freigabestellung und Druckback-en-Einhängestellung bewegbar, wobei am Umfang der jeweils äußeren Querbolzenabschnitte 21 größeren Durchmessers eine etwa wendelförmig verlaufende Nut 23 eingefräst ist, in die ein Führungsstift 11 eingreift, wobei die Drehbewegung der Querbolzen 10 durch die stirnseitigen Enden der Nut 23 begrenzt ist. Die Arretierung der Querbolzen 10 in der Druckbacken-Freigabestellung oder Druckbacken-Einhängestellung erfolgt jeweils durch eine Kugelraste 7, 8, 9, deren federbelastete Druckkugel 9 in entsprechende Ausnehmungen am Umfang der Querbolzen 10 eingreift. Die Vorspannung der die Rastkugel 9 belastenden Feder 8 kann durch einen auf das der Kugel 9 entgegengesetzte Ende der Feder 8 einwirkenden Gewindestift 7 variiert werden. Der sich radial in die Umfangsnut 23 hineinerstreckende Führungsstift 11 ist auswechselbar im Zylinder-Unterteil 2 bzw. in der Lagerhülse 19 für die Querbolzen 10 angeordnet. Die Lagerhülse 19 für die Querbolzen 10 ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet und besteht aus einem hochverschleißfesten Lagerwerkstoff, z.B. korrosionsbeständigem Stahl oder einem Sinterwerkstoff. Die Lagerhülse 19 ist im Zylinder-Unterteil 2 eingeschrumpft.
  • Zur Zentrierung der beiden an den Schrägflächen des Gleitkeils 18 anliegenden Druckbacken 17 sind Federelemente vorgesehen, die z.B. aus zwei im unteren Bereich des Zylinder-Unterteils 2 angeordneten, durch Druckfedern gegen die Außenseiten der Druckbacken 17 gedrückten Druckbolzen bestehen können, die gleichzeitig der Führung der Druckbacken 17 sowie damit des dazwischenliegenden Gleitkeiles 18 dienen.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Federelemente zur Zentrierung der Druckbacken 17 aus zwei quer zur Längserstreckung der Druckbacken 17 im Zylinder-Unterteil 2 angeordneten, gegen d4e Wirkung von vorgespannten Federn 14 verschiebbaren Zentrierbolzen 13 mit abgebogenen Enden 24, welche unter der Wirkung der Federn 14 jeweils auf der Außenseite einer Druckbacke 17 aufliegen, wobei die derart ausgebildeten Zentrierbolzen 13 um ihre eigene Achse verdrehbar sind, so daß deren abgebogene Enden 24 zur Freigabe der Druckbacken 17 etwa parallel zu diesen gelegen sind (vgl. Fig. 2 bis 5). Den Fig. 2 und 3 kann entnommen werden, daß die Zentrierbolzen 13 die Druckbacken 17 stets in Anlage an die beiden Schrägflächen des Gleitkeiles 18 halten.
  • Die Verdrehung der Zentrierbolzen 13 erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform (siehe insbesondere Fig. 4 und 5) durch Zusammenwirkung der abgebogenen Enden 24 mit entsprechend ausgebildeten Steuerabschnitten an den Druckbacken 17 beim Herausziehen oder Einführen derselben aus bzw. in den Zylinder-Unterteil 2. Die Steuerabschnitte an den Druckbacken 17 sind an den Außenseiten der'Druckbacken 17 angeordnete Ausnehmungen 25, in die die abgebogenen Enden 24 der Zentrierbolzen 13 seitlich hineinragen (siehe Fig. 2 und 3), wobei die den freien Stirnflächen der abgebogenen Enden 24 der Zentrierbolzen 13 jeweils zugewandten Seiten der Ausnehmungen 25 Nockenflächen sind, die definiert sind durch einen vom kopfseitigen Ende der Druckbacken 17 ausgehend flachen geradlinigen Abschnitt 26 und einen sich daran anschließenden tieferen Abschnitt 27, der in Richtung zum freien Ende der Druckbacken 17 hin durch eine sich etwa quer zur Druckbackenlängsrichtung erstreckende Anschlagfläche 28 für das abgebogene Ende 24 des zugeordneten Zentrierbolzens 13 begrenzt ist (Fig. 4 und 5). Die Nokkenflächen 25 besitzen etwa die Kontur eines Kranhakens.
  • Wie die Fig. 4 und 5 erkennen lassen, ist das abgebogene Ende 24 des Zentrierbolzens 13 aus einer Stellung quer zur Druckbacken-Längsrichtung in eine Stellung zum freien Ende der Druckbacken 17 hin um einen Winkel von etwa 60° verschwenkbar, wobei es in die letztgenannte Stellung beim Herausziehen der zugeordneten Druckbacke 17 aus dem Zylinder-Unterteil 2 durch den flachen Nockenabschnitt 26 bringbar ist. Dabei ragt der freie Abschnitt des abgebogenen Endes 24 des Zentrierbolzens 13 noch etwas in den Druckbacken-Aufnahmeraum 33 hinein, so daß es beim Einführen einer Druckbacke in den Zylinder-Unterteil 2 bzw. in diesen Aufnahmeraum 33 von der Anschlagfläche 28 des tieferen Nockenabschnitts 27 erfaßbar und in die Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung zurückschwenkbar ist von einer Lage in Fig. 5 in eine Lage nach Fig. 4. Das Zurückschwenken des abgebogenen Endes 24 in eine Lage nach Fig. 4 wird durch einen entsprechenden Anschlag in der Zentrierbolzen-Lagerung 12 begrenzt.
  • Gemäß Fig. 3 wird die Zentrierfeder 14 in der Zentrierbolzen-Lagerung 12 durch eine Scheibe 15 und Schraube 16 gehalten.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besitzen die Umfangsnuten 23 der beiden Querbolzen 10 jeweils eine Steigung in gleicher Richtung. Die Betätigung bzw.
  • Drehbewegung der Querbolzen 10 erfolgt mittels eines Schraubenziehers, der in eine entsprechende Ausnehmung 56 an den äußeren Stirnseiten der beiden Querbolzen einsetzbar ist.
  • Wie oben dargelegt, ist die Steigung der beiden Umfangsnuten 23 vorzugsweise entgegengesetzt gerichtet, so daß die äußeren Stirnseiten der beiden Querbolzen 10 mittels eines Bügels 22 miteinander gekoppelt und damit beide Querbolzen durch Schwenkbewegung des Bügels 22 um die gemeinsame Querbolzenmittelachse gleichzeitig in die innere Druckbacken-Einhängestellung oder äußere Druckbacken-Freigabestellung bewegt werden können. Die beiden Schenkel des Bügels 22 sind biegeelastisch ausgebildet, so daß sie der Translationsbewegung der beiden Querbolzen 10 ungehindert folgen können.
  • Die Ausführungsform gemäß den Fig. 6 bis 8 unterscheidet sich von der gemäß den Fig. 1 bis 5 lediglich durch die Aufhängung des Gleitkeils 18 am unteren Ende der Kolbenstange 3, so daß sich die Beschreibung auf dieses Detail beschränken kann. Für sämtliche bereits anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Konstruktionsdetails sind in den Fig. 6 bis 8 dieselben Bezugsziffern verwendet wie in den Fig. 1 bis 5.
  • Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 erfolgt die Verbindung des Gleitkeils 18 mit der Kolbenstange 3 über einem sowohl diese als auch den Gleitkeil 18 durchgreifenden, von außen ausschlagbaren Haltebolzen 30, wobei der Haltebolzen 30 in der Kolbenstange 3 durch einen etwa U-förmig gebogenen Federbügel 34 gehalten ist, der in eine entsprechende Ringnut des Haltebolzens 30 eingreift. Die Ringnut ist in Fig. 8 mit der Bezugsziffer 56 gekennzeichnet.
  • Die Fixierung des Federbügels 34 in der Kolbenstange 3 erfolgt in einem sich in Kolbenstangenlängsrichtung erstreckenden Schlitz 57, dessen Querschnitt etwa U-förmig ist in Anpassung an die Form des Federbügels 34 (Fig. 8), wobei der Federbügel 34 im Schlitz 57 durch einen Querbolzen 58 gesichert ist, der sich etwa parallel zum Haltebolzen 30 erstreckend an der dem Haltebolzen 30 abgewandten Seite des Steges des Federbügels 34 in der Kolbenstange 3 angeordnet ist.
  • Zur Demontage des Gleitkeiles 18 wird die Kolbenstange 3 vollständig ausgefahren, so daß der Haltebolzen 30 auf die Höhe einer Verschlußschraube 59 im Zylinder-Unterteil 2 kommt (Fig. 7). Die Verschlußschraube 59 wird entfernt. Dann kann der Haltebolzen 30 ohne her mit einem Schwierigkeiten von der gegenüberliegenden Seite her mit einem durch eine Bohrung 60 im Zylinder-Unterteil 2 hindurch geführten werkzeugausge- Werkzeug schlagen werden.
  • Zur Verstellung des nicht dargestellten Arbeitskolbens und damit des Gleitkeils 18 wird dem Arbeitszylinder vorzugsweise ein hydraulisches Steuergerät 35 vorgeschaltet, dessen Funktion nachstehend anhand der Fig. 9 bis 11 näher dargelegt werden soll. Durch das hydraulische Steuergerät 35 soll erreicht werden, daß das zum Vorschub des Arbeitskolbens dienende Druckmittel vibrierend in den Arbeitszylinder auf der dem Gleitkeil 18 abgewandten Seite des Arbeitskolbens eingeleitet bzw. eingeführt wird. Gemäß den Fig. 9 und 10 umfaßt das Steuergerät 35 einen in einem Steuergehäuse 37 drehbar gelagerten Drehkolben 36, der an einen nicht dargestellten äußeren Drehantrieb anschließbar ist, wobei der Anschluß in Fig. 9 mit der Bezugsziffer 61 gekennzeichnet ist.
  • Das Steuergehäuse '37 weist einen Druckmitteleinlaß 38 auf, dasin drei Einlaßkanäle 40, 41 und 42 unterteilt ist. Diese drei Einlaßkanäle kommunizieren jeweils mit einer Ringnut 43, 44, 45 längs des Umfanges des Drehkolbens 36. Die Ringnuten 43, 44, 45 weisen jeweils seitliche Aussparungen 46, 47 bzw. 48, 49 bzw. 50, 51, 52 auf, durch die eine pulsierende Fluidverbindung zwischen den Ringnuten 43, 44, 45 mit zum Druckmittelauslaß 39 führenden Auslaßkanälen 53, 54, 55 herstellbar ist. Jeder Ringnut 43, 44, 45 sind, wie Fig. 10 erkennen läßt, vier gleichmäßig über dem Umfang verteilt angeordnete Aussparungen zugeordnet, wobei die Aussparungen der einzelnen Ringnuten so zueinander versetzt angeordnet sind, daß der Winkelabstand zwischen sämtlichen Aussparungen gleich ist. Auf diese Weise wird bei der Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10 der Druckmittelstrom bei einer Umdrehung des Drehkolbens 36 in 12 Teil ströme unterteilt. Bei einer Umdrehung des Drehkolbens 36 erhält man also 12 Druckimpulse am Druckmittelauslaß 39.
  • Gemäß Fig. 11 wird das hydraulische Steuergerät (Impulsgenerator) 35 so angeordnet, daß der Druckmittelauslaß 39 mit dem der Kolbenstange 3 des Arbeitskolbens gegenüberliegenden Zylinderraum fluidverbunden ist. Der Druckmitteleinlaß 38 des Steuergerätes bzw. Impulsgenerators 35 ist über eine Leitung 62, 63 mit dem Hochdruckteil 64 einer Hydraulikpumpe 66 fluidverbunden. Das Steuergerät 35 ist umgehbar durch eine Bypass-Leitung 67, in der ein druckgesteuertes Ventil 68 angeordnet ist.
  • Der Arbeitskolben ist im Arbeitszylinder 1 zweiseitig beaufschlagbar, wobei der der Kolbenstange 3 zugewandte Zylinderraum über eine Leitung 69 mit dem Niederdruckteil 63 der Druckmittelpumpe 66 oder je nach Schaltung eines in dieser Leitung angeordneten Mehrwegeventils 71 mit dem Druckmittel-Reservoir 70 fluidverbindbar ist.
  • In den der Kolbenstange 3 abgewandten Zylinderraum mündet noch eine weitere Leitung 72, die über ein hydraulisch geschaltetes Rückschlagventil 73 unmittelbar mit dem Reservoir 70 in Verbindung steht. Die parallel dazu angeordnete Leitung 62 ist ebenfalls über ein hydraulisch geschaltetes Rückschlagventil 74 unmittelbar mit dem Reservoir 70 fluidverbindbar, wobei das hydraulisch geschaltete Rückschlagventil 74 in der Verbindungsleitung zwischen dem Reservoir 70 und der mit dem Hochdruckteil 74 der Druckmittelpumpe 66 in Verbindung stehenden Hochdruckleitung 62, 63 angeordnet ist.
  • Zwischen der Hochdruckleitung 63 und der vorerwähnten zum Reservoir 70 führenden Verbindungsleitung 75 sind noch zwei weitere Fluidverbindungen vorgesehen, wobei in der einen ein Sicherheitsventil 76 und in der anderen ein Schaltventil 77 angeordnet sind, das in der Hochdruck-Phase geschlossen und in der Niederdruck-Phase geöffnet wird. Damit kann in der Niederdruck-Phase der Hochdruckteil 34 der Druckmittelpumpe 66 unverändert weiterarbeiten. Das unter Hochdruck stehende Druckmittel wird dann über das Schaltventil 77 unmittelbar in das Reservoir zurückgepumpt. Das Sicherheitsventil 76 öffnet bei 400 bar.
  • Der zwischen dem Mehrwege-Ventil 71 und dem Niederdruckteil 63 der Druckmittelpumpe 66 liegende Abschnitt der Leitung 69 ist über eine Leitung 78 unmittelbar mit dem Reservoir 70 fluidverbindbar, wobei in der Verbindungsleitung 78 ein druckgesteuertes Ventil 79 angeordnet ist, derart, daß es während der Hochdruck-Phase geöffnet wird. Dann kann während der Hbchdruck-Phase, also beim Vorschub des Arbeitskolbens bzw. der Kolbenstange 3 in Richtung des Pfeiles P, der Niederdruckteil 63 der Druckmittelpumpe 66 unverändert weiterarbeiten. Das Niederdruck-Druckmittel wird dann über die Leitung 78 unmittelbar in das Reservoir 70 zurückgepumpt.
  • In der Niederdruckleitung 69 sowie Hochdruckleitung 63 sind Meßstellen Ml und M2 vorgesehen zur Ermittlung von Defekten in der Hydraulik. Bei Niederdruck wird mit etwa 30 bar gearbeitet, während der Betriebsdruck vorzugsweise 350 bar beträgt.
  • Die Funktionsweise der Hydraulik ist nun wie folgt. Bei pulsierendem Vorschub des Arbeitskolbens bzw. der Kolbenstange 3 im Arbeitszylinder 1 sind die Schaltventile 68 und 77 geschlossen, während das Ventil 79 geöffnet ist. Ferner ist der Antrieb des Drehkolbens des Steuergerätes 35 in Betrieb. Das Mehrwege-Ventil 71 ist so geschaltet, daß die Leitung 69 über die Leitung 75 mit dem Reservoir 70 verbunden ist. Hochdruck-Druckmittel wird dann durch den Hochdruckteil 64 der Druckmittelpumpe 66 über die Leitung 63, 62 in den Druckmitteleinlaß 38 des Steuergerätes 35 eingeleitet. Es gelangt pulsierend vom Druckmittelauslaß 39 des Steuergerätes 35 in den Arbeitszylinder auf der der Kolbenstange 3 abgewandten Seite des Arbeitskolbens. Der Arbeitskolben wird dann pulsierend in Richtung des Pfeiles P bewegt. Das sich auf der anderen Seite des Arbeitskolbens befindliche Druckmittel wird über die Niederdruckleitung 69, das Mehrwege-Ventil 71 und Leitung 75 in das Reservoir 70 abgeführt. Wird der Druck in der Hochdruckleitung 63 zu hoch, öffnet das Sicherheitsventil 76 und schafft eine unmittelbare Verbindung zum Reservoir 70.
  • Soll der Gleitkeil 18 bzw. die Kolbenstange 3 wieder zurückbewegt werden in ihre Ausgangsstellung, werden die Ventile 68 und 77' geöffnet, das Ventil 79 geschlossen. Das Hochdruck-Druckmittel gelangt über das Schaltventil 77 unmittelbar zurück in das Reservoir 70. Das Mehrwege-Ventil 71 wird zugleich so geschaltet, daß die vom Niederdruckteil 63 der Druckmittelspumpe 66 kommende Leitung 69 mit dem der Kolbenstange 3 zugewandten Teil des Arbeitszylinders 1 in Fluidverbindung steht, so daß mit Niederdruck der Arbeitskolben zurückbewegt werden kann. Da die Zurückbewegung sehr schnell erfolgen soll, muß das Druckmittel auf der der Kolbenstange 3 abgewandten Seite schnell aus dem Arbeitszylinder entweichen können. Dies erfolgt über die Bypass-Leitung 67 sowie die zusätzliche Leitung 72, wobei die Rückschlagventile 73, 74 jeweils hydraulisch geöffnet sind. Über die beiden Leitungen 67, 72 sowie die zum Reservoir führende Leitung 75 kann das Druckmittel auf der der Kolbenstange 3 abgewandten Seite sehr schnell aus dem Arbeitszylinder abgeführt werden.
  • Während des Rück-hubes des Gleitkeiles bzw. des Arbeitskolbens wird der Antrieb für den Drehkolben des Steuergerätes 35 ausgeschaltet.
  • Um zu vermeiden, daß der Niederdruckteil 63 der Druckmittelpumpe 66 bei Öffnung des Sicherheitsventils 76 versehentlich mit Hochdruck beaufschlagt wird über das Mehrwege-Ventil 71 und die Leitung 69, ist in letzterer ein Rückschlagventil 81 angeordnet, das einen Rückfluß in der Niederdruckleitung 69 zum Niederdruckteil 63 der Druckmittelpumpe 66 verhindert.
  • Es sei noch erwähnt, daß die freien Stirnsteiten der abgebogenen Enden 24 der Zentrierbolzen 13 in der sich senkrecht zu der durch den abgebogenen Zentrierbolzen definierten Ebene gekrümmt ausgebildet sind, um ein Verklemmen beim Einführen der Druckbacken 17 zwischen den abgebogenen Enden 24 und der Anschlagfläche 28 zu vermeiden. Die gekrümmten Stirnflächen der abgebogenen Enden 24 der Zentrierbolzen 13 sind in den Fig. 4 und 5 mit der Bezugsziffer 80 gekennzeichnet. Es wird durch diese Ausbildung der freien Stirnflächen der abgebogenen Enden 24 der Zentrierbolzen 13 gewährleistet, daß diese beim Einführen der Druckbacken 17 in den Zylinder-Unterteil bzw. in den Druckbacken-Aufnahmeraum 33 im Zylinder-Unterteil 2 an der sich quer zur Druckbacken-Längsrichtung erstreckenden Anschlagfläche 28 problemlos abgleitet.
  • nach Rein vorsorglich sei auch darauf hingewiesen, daß, wie die Fig. 2 bis 5 sehr deutlich erkennen lassen, die Ausnehmung 25 an den Außenseiten der Druckbacken 17 jeweils nach drei Seiten hin offen ist, nämlich am kopfseitigen Ende, an der Außenseite und an der den Zentrierbolzen 13, 24 zugewandten Seite. Die Ausnehmung 25 stellt praktisch eine herausgetrennte Ecke am kopfseitigen Ende der Druckbacke 17 dar.
  • Sämtliche in den Unterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Claims (18)

1. Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein mit einem Zylinder (1), indem ein hydraulisch betätigbarer Kolben mit einer Kolbenstange (3) längsbeweglich angeordnet ist, und mit einem durch die Kolbenstange (3) verschiebbaren Gleitkeil (18), der auf in Bohrlöcher einsetzbare, seitlich beschränkt verschiebbare und mittels verstärkter Kopfstücke lösbar mit dem Zylinderblock oder mit einem an diesem lösbar angeordneten Zylinder-Unterteil (2) verbundenen Druckbacken (17) mit einer der Neigung des Gleitteils (18) entsprechenden Schrägung einwirkt, wobei die Druckbacken (17) im Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil (2) auf diametral angeordneten Querbolzen (10) eingehängt und mit Federelementen elastisch fixiert und zentriert sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Querbolzen (10) in Bolzenlängsrichtung versetzbar angeordnet sind zwischen einer äußeren Druckbackenfreigabestellung und einer inneren Druckbackeneinhängestellung, derart, daß in ersterer die Druckbacken (17) nach unten aus dem Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil (2) ohne Drehung um ihre Längsachsen oder Verschwenken herausziehbar sind und umgekehrt.
2. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Querbolzen (20) im Zylinder-Unterteil (2) eingeschraubt sind.
3. Gerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils äußeren Stirnflächen der Querbolzen (10) Schlitze, Kerben od. dgl. für den Eingriff eines Schraubwerkzeuges, insbesondere Schraubenziehers, aufweisen.
4. Gerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet , daß die Steigung des Gewindes der beiden Querbolzen (10) entgegengesetzt ist, so daß beispielsweise durch eine die beiden Querbolzen (20) miteinander koppelnde Handhabe (Bügel 22) beide Querbolzen (10) gleichzeitig nach innen in die Druckbacken-Einhängestellung oder umgekehrt bewegbar sind.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß
die Querbolzen (10) jeweils einen inneren Abschnitt (20) kleineren Durchmessers und einen äußeren Abschnitt (21) größeren Durchmessers aufweisen, wobei auf dem inneren Abschnitt (20) die Druckbacken eingehängt sind und der äußere Abschnitt als Gewinde- und Lagerteil dient.
6. Gerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Abschnitt (21) der Querbolzen (10) in einer vorzugsweise auswechselbar geordneten Lagerbüchse (19) aus verschleißfestem Lagerwerkstoff (rostfreier Stahl; Sintermaterial) gelagert ist.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Steigung des Gewindes der Querbolzen (10) jeweils so gewählt ist, daß bei einer Drehung derselben um etwa 60° bis 100°, vorzugsweise 90°, die Querbolzen (10) von ihrer Druckbacken-Freigabestellung in die Druckbacken-Einhängestellung gelangen und umgekehrt.
8. Gerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet , daß das Gewinde der Querbolzen (10) durch eine etwa wendelförmig verlaufende Umfangsnut (23) gebildet ist, in die ein im Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil (2) angeordneter Führungsstift (11) eingreift, wobei die Druckbacken-Freigabestellung und Druckbacken-Einhängestellung jeweils festlegende Anschläge und ggf. Mittel (Kugelraste 7, 8, 9) zur Arretierung des Querbolzens (10) in diesen Stellungen vorgesehen sind.
9. Gerät nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet , daß die Anschläge durch die stirnseitigen Enden der sich nur über einen Teil des Querbolzenumfangs erstreckende Umfangsnut (23) gebildet sind, die in Zusammenwirkung mit dem Führungsstift (11) eine Weiterbewegung, der Querbolzen (10) verhindern.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Federelemente zur Zentrierung der Druckbacken (17) aus wenigstens zwei diametral im Zylinder-Unterteil (2) angeordneten, durch Druckfedern gegen die Außenseiten der Druckbacken (17) gedrückten Druckbolzen bestehen, die gleichzeitig der Führung der Druckbacken (17) sowie des dazwischenliegenden Keils (18) dienen.
11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Federelemente zur Zentrierung der Druckbacken (17) in an sich bekannter Weise aus wenigstens zwei Quer zur Längserstreckung der Druckbacken (17) im Zylinder-Unterteil (2) angeordneten, gegen die Wirkung von vorgespannten Federn (14) verschiebbaren Zentrierbolzen (13) mit abgebogenen Enden (24) bestehen, welche unter der Wirkung der Federn (14) jeweils auf der Außenseite einer Druckbacke (17) aufliegen, daß die derart ausgebildeten Zentrierbolzen (13) um ihre eigene Achse verdrehbar sind, so daß deren abgebogene Enden (24) zur Freigabe der Druckbacken (17) etwa parallel zu diesen gelegen sind, wobei die Verdrehung der Zentrierbolzen (13) durch Zusammenwirkung der abgebogenen Enden (24) mit entsprechend ausgebildeten Steuerabschnitten an den Druckbacken (17) beim Herausziehen oder Einführen derselben aus bzw. in den Zylinder-Unterteil (2) erfolgt.
12. Gerät nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerabschnitte an den Druckbacken (17) an den Außenseiten der Druckbacken (17) angeordnete Ausnehmungen (25) sind, in die die abgebogenen Enden (24) der Zentrierbolzen (13) seitlich hineinragen, wobei die den freien Stirnflächen der abgebogenen Enden (24) der Zentrierbolzen (13) jeweils zugewandten Seiten der Ausnehmungen (25) Nockenflächen sind mit einem vom kopfseitigen Ende der Druckbacken (17) ausgehend flachen Abschnitt (26) und einem sich daran anschliessenden tieferen Abschnitt (27), der in Richtung zum freien Ende der Druckbacken (17) hin durch eine sich etwa quer zur Druckbackenlängsrichtung erstreckende Anschlagfläche (28) für das abgebogene Ende (24) des jeweils zugeordneten Zentrierbolzens (13) begrenzt ist.
13. Gerät nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet , daß das abgebogene Ende (24) des Zentrierbolzens (13) aus einer Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung in eine Stellung zum freien Ende der Druckbacken (17) hin um einen Winkel von etwa 50° bis 70° verschwenkbar ist, wobei es in die letztgenannte Stellung beim Herausziehen der zugeordneten Druckbacke (17) aus dem Zylinder-Unterteil (2) durch den flachen Nockenabschnitt (26) bringbar und umgekehrt beim Einführen der Druckbacke (17) in den Zylinder-Unterteil (2) von der Anschlagfläche (28) des tieferen Nockenabschnitts (27) erfaßbar und in die Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung zurückschwenkbar ist.
14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß der Gleitkeil (18) in an sich bekannter Weise mit der Kolbenstange (3) über einem sowohl sie als auch den Gleitkeil (18) durchgreifenden, von außen ausschlagbaren Haltebolzen (30) verbunden ist, wobei der Haltebolzen (30) in der Kolbenstange (3) durch einen Federbügel (34) gehalten ist, der in eine entsprechende Ringnut (56) des Haltebolzens (30) eingreift.
15. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß zur Verstellung des Arbeitskolbens und damit des Gleitkeils (18) dem Arbeitszylinder ein hydraulisches Steuergerät (35) vorschaltbar ist, mittels dem das zum Vorschub des Arbeitskolbens dienende Druckmittel vibrierend in den Arbeitszylinder auf der dem Gleitkeil (18) abgewandten Seite des Arbeitskolbens einführbar ist.
16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (35) einen in einem Steuergehäuse (37) drehbar gelagerten Drehkolben (36) umfaßt, der mit einem äußeren Drehantrieb koppelbar ist.
17. Gerät nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet , daß das Steuergehäuse (37) des Steuergeräts (35) einen Druckmitteleinlaß (38) sowie einen Druckmittelauslaß (39) aufweist, wobei der Druckmitteleinlaß (38) in mindestens zwei Einlaßkanäle (40, 41, 42) unterteilt ist, daß diese Einlaßkanäle jeweils mit einer auf dem Umfang des Drehkolbens (36) angeordneten Ringnut (43, 44, 45) kommunizieren, und daß die Ringnuten jeweils mindestens eine seitliche Aussparung (46, 47; 48, 49; 50, 51, 52) aufweisen, über die eine Fluidverbindung mit zum Druckmittelauslaß (39) führenden Auslaßkanälen (53, 54, 55) herstellbar ist.
18. Gerät nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (35) wahlweise zuschaltbar ist.
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